EROM 02.pdf

PRESENTACIÓN Tal como se señaló en la presentación de la publicación EROM 01, esta nueva etapa del Foro EROM se abría también a la publicación de capítulos de documentos ROM en fase de elaboración una vez consensuados en el seno de la correspondiente Comisión redactora, previamente a la aprobación definitiva y completa de la Recomendación de la que forman parte. Esta iniciativa se justificaba con el objetivo de dar a conocer al sector portuario lo antes posible los trabajos consolidados, favoreciendo un más amplio debate público, así como de avanzar su aplicación práctica, con el fin último de poder alcanzar documentos definitivos (para mas Recomendaciones de Obras Marítimas y Portuarias) de la máxima calidad técnica, más completos, más contrastados y, por tanto, más representativos. De esta forma se ha acordado que la publicación EROM 02 incluya completos, por su gran interés, el Capítulo 2 de la ROM 1.1. (Recomendaciones para el proyecto y construcción de obras de abrigo) y los Capítulos 2 y 3 de la ROM 2.1. (Recomendaciones para el proyecto y construcción de obras de atraque), cuya discusión y aprobación predefinitiva ha tenido lugar por la Comisión redactora en el mes de julio de 2006. Estas dos Recomendaciones tienen en este momento asignada la máxima prioridad de elaboración por parte de Puertos del Estado, ya que se considera que este tipo de obras son las más importantes y específicas de las obras portuarias, representando conjuntamente más del 80 % del total de inversiones portuarias de los últimos años. Además, una vez iniciada la nueva etapa del Programa ROM con la publicación de la ROM 0.0 (Procedimiento general y bases de cálculo en el proyecto de obras marítimas y portuarias), se ha considerado que, tras la actualización de la ROM 0.5-05 (Recomendaciones geotécnicas para obras marítimas y portuarias) en consonancia con la citada Recomendación, ya publicada recientemente, era muy conveniente y prioritario desarrollar conjuntamente las Recomendaciones sobre obras de abrigo y atraque con el objeto de profundizar en la clarificación de contenidos y facilitar a los usuarios la comprensión y aplicación práctica de los procedimientos metodológicos y requerimientos de seguridad, aptitud para el servicio y operatividad incluidos en la ROM 0.0. a las más relevantes infraestructuras portuarias. A su vez, para favorecer los objetivos perseguidos, se ha acordado también hacer confluir en las citadas dos Recomendaciones, contenidos de otras ROM en fase de elaboración o actualización, con el objeto de conseguir dos

EROM 02

textos completos y autosuficientes que contemplen en su totalidad todo el proceso asociado al proyecto y construcción tanto de las obras de abrigo como de las obras de atraque. Para ello ha sido imprescindible unificar en una única Comisión redactora las Comisiones nombradas para elaborar o actualizar dichos documentos ROM, con el objetivo de no duplicar en esta etapa las discusiones interpretativas, asegurando la máxima coordinación de criterios y contenidos. Los miembros de la citada Comisión unificada han sido los siguientes: Dirección del Programa ROM: José Llorca Ortega, Puertos del Estado Ponentes: de la ROM 1.1: Miguel Ángel Losada Rodríguez, Universidad de Granada de la ROM 2.1: José Manuel González Herrero, IBERINSA Expertos participantes en ambas Comisiones Técnicas redactoras: Sergi Ametller Malfaz, SENER Manuel Arana Burgos, Puertos del Estado José Mª Berenguer Pérez, BERENGUER INGENIEROS Antonio Berruguete Navarro, INTECSA Pedro Canalejo Rodríguez, ALATEC Alfredo Carrasco Jiménez, Autoridad Portuaria de la Bahía de Algeciras Juan Carlos Carretero Albiach, Puertos del Estado Beatriz Colunga Fidalgo, Autoridad Portuaria de Vigo J. Luis Díaz Rato, Autoridad Portuaria de Gijón Javier Escartín García, PROINTEC Francisco Esteban Lefler, FCC Enrique de Faragó Botella, PROES Jorge Flores Guillén, KV CONSULTORES Xavier Gesé Aperte, Puertos del Estado Gonzalo Gómez Barquín, Puertos del Estado Miguel Ángel Gómez Caldito, ALATEC Marta Gómez Lahoz, Puertos del Estado 2

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Gregorio Gómez Pina, Dirección Gral. de Costas en Ministerio del Medio Ambiente Braulio González Madrigal [ † 2.003 ], CEPYC-CEDEX del Ministerio de Fomento José María Grassa Garrido, CEDEX Juan Ignacio Grau Albert, Puertos del Estado José Manuel Guinea Pérez, NECSO Ana de Lope Carvajal, Puertos del Estado Cristina López Arias, Autoridad Portuaria de Avilés Enrique Maciñeira Alonso, Autoridad Portuaria de Coruña María Luisa Magallanes Fernández, IBERINSA Javier Martín Santodomingo, Puertos del Estado Josep Ramon Medina Folgado, Universidad Politécnica de Valencia Mario de Miguel Riestra, Autoridad Portuaria de Gijón Pablo Molinero Guillén, DRAGADOS-ACS José Luis Monsó de Prat, Laboratorio del Instituto de Hidrodinámica Aplicada, INHA José Moyano Retamero, Autoridad Portuaria de Gijón Vicente Negro Valdecantos, Universidad Politécnica de Madrid Begoña Pérez Gómez, Puertos del Estado Carlos Pérez Quintero, Puertos de Andalucía Carlos Pita [ † 2.002 ], WW ENGENHEIROS CONSULT. HIDRAÚLICA E O. MARÍTIMA Eloy Pita Olalla, TÉCNICAS REUNIDAS Jesús Poncela Pardo, Puertos del Estado Ignacio Rodríguez Sánchez-Arévalo, Puertos del Estado Fco. Esteban Rodríguez-Sedano [ † 2.006 ], Puertos del Estado Antonio Marcos Ruíz Vega, Autoridad Portuaria de la Bahía de Cádiz Mª Eugenia Sánchez Rivas, Autoridad Portuaria de Avilés Carlos Sanchidrián Fernández, PROES Obdulio Serrano Hidalgo, Puertos del Estado Eduardo Serrano Sanz, SENER Antonio Soriano de la Peña, INGENIERÍA DEL SUELO 3

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Javier Uzcanga Salas, Autoridad Portuaria de Barcelona José Mª Valdés Fdez. de Alarcón, Laboratorio de Puertos en el CEPYC del CEDEX César Vidal Pascual, Universidad de Cantabria José Luis Zataraín Madrazo, Autoridad Portuaria de Santander Coordinación general del Programa ROM: Francisco J. González Portal, Puertos del Estado Si bien, al ampliar los contenidos previamente establecidos de estas dos Recomendaciones y la confluencia del proceso de elaboración de ambas podría pensarse inicialmente que ello daría lugar a un aumento de los plazos, la experiencia está demostrando que los acuerdos que se van alcanzando con este nuevo método de trabajo están permitiendo avances sólidos en la elaboración de dichas futuras ROM, citadas, que de otra forma no se estaban alcanzando por diversas razones. Simultáneamente, la decisión de publicar en el Foro EROM los capítulos que se vayan consensuando va a posibilitar en términos prácticos la reducción efectiva de los plazos en la medida que se avanza su aplicación práctica inmediata. Los contenidos de los capítulos aprobados de la ROM 1.1. y 2.1. que se publican en la EROM 02 son de gran interés ya que se corresponden con aspectos esenciales para el proyecto de obras de abrigo y de atraque, como la descripción del comportamiento de estas infraestructuras frente a los agentes predominantes y las consecuencias que ello tiene en el establecimiento de las diferentes configuraciones físicas y tipologías estructurales y en la selección de las más convenientes, así como la definición de los criterios y requerimientos de proyecto, clarificando el esquema propuesto en la ROM 0.0. En particular, se concretan aspectos que estaban ocasionado divergencias interpretativas como cuál debe ser la seguridad y operatividad de este tipo de instalaciones en cada fase de proyecto, así como, una vez fijadas éstas, cuáles deben ser los criterios para el reparto de las probabilidades conjuntas de fallo o de parada operativa entre los modos de fallo o parada identificados y para la selección de los procedimientos de verificación, los cuales tienen una gran incidencia en la obra final y en su optimización en términos técnicos y económicos. En el caso de la ROM 2.1. se incluyen también los apartados correspondientes a la definición de las disposiciones en planta y alzado de las obras de atraque, necesarias para que se satisfagan los requerimientos funcionales con los niveles de calidad del servicio exigidos. En este sentido, aspectos como la 4

EROM 02

dependencia de la planta y el alzado de la obra de atraque de la capacidad exigida para la misma considerando las condiciones locales del emplazamiento, que muchas veces no se han estado tomando en consideración para el proyecto integral de este tipo de obras, toman un renovado protagonismo, con utilidad también tanto para obtener la correlación oferta-demanda (por ejemplo para planes directores) como para la mejora de las condiciones de explotación. En resumen, los capítulos de las Recomendaciones 1.1 y 2.1. aprobados con carácter predefinitivo por la correspondiente Comisión que se publican como EROM 02 suponen un avance importante para la consolidación y aplicación práctica de esta nueva etapa del Programa ROM, y confiamos que ayudarán a clarificar algunas de las dudas interpretativas más importantes que las nuevas metodologías introducidas han producido en los usuarios. Esta es una de las principales razones para avanzar su publicación en el Foro EROM. Únicamente queda animar a los usuarios a su aplicación crítica y a comunicar las dudas y los resultados obtenidos directamente a la Secretaría del Programa ROM ([email protected]) o a remitir los análisis y reflexiones para su publicación en el Foro EROM ([email protected]). Este es un buen camino para facilitar el desarrollo tecnológico y la implantación y consolidación de nuevos métodos en el sector portuario que nos permita estar permanentemente alineados con los avances del conocimiento que se vayan produciendo. Mantener la competitividad de nuestros puertos y de nuestra ingeniería portuaria así lo exige. José Llorca Director del Programa ROM

5

Procedimiento Metodológico Participativo para la Canalización, Recogida y Difusión de Estudios y Análisis Técnico-Científicos sobre los Documentos del Programa ROM

EROM 02 ÍNDICE Presentación ................................................................................... Índice ................................................................................................ EROM: Foro de Discusión ............................................................. ROM 1.1 Diques de Abrigo Frente a las Oscilaciones del Mar Capítulo 2 (Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006) Introducción. Procedimiento y Bases de Cálculo ........................... 1.1-155 ROM 2.1: Obras de Atraque y Amarre Capítulo 2 (Borrador de trabajo predefinitivo de Julio 2006) Tipos y Funciones de las Obras de Atraque y Amarre .................. 2.1-48 ROM 2.1: Obras de Atraque y Amarre Capítulo 3 (Borrador de trabajo predefinitivo de Julio 2006) Criterios de Proyecto ...................................................................... 3.1-66 Índice por materias de

EROM 98-1, EROM 99-1, EROM 99-2, EROM 00, EROM 01 y EROM 02 ................

Lista de participantes de EROM 02 .....................................................

EROM: Instrucciones para los autores ........................................... 7

ROM 1.1: Diques de Abrigo

Capítulo 2 (Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006) Procedimiento y Bases de Cálculo Miguel Ángel Losada Rodríguez (ponente de la ROM 1.1) Universidad de Granada, Centro Andaluz de Medio Ambiente (CEAMA). Avda. del Mediterráneo s/n. 18006 Granada. [email protected]

y Comisión redactora de la ROM 1.1: Diques de Abrigo frente a las Oscilaciones del Mar Puertos del Estado. Avenida del Partenón, 10. 28042 Madrid. [email protected]

RESUMEN La ROM 1.1 "Diques de Abrigo frente a las Oscilaciones del Mar" es una recomendación dedicada al proyecto, construcción, conservación, reparación y el desmantelamiento de diques de abrigo. En ella se concreta el marco de la verificación de los modos de fallo y de parada de los diques de abrigo por los métodos de Nivel I, y se amplia mediante la incorporación de los métodos de Nivel II y III. El objetivo de la ROM 1.1 es proporcionar un conjunto de normas y criterios técnicos de aplicación específica a las siguientes tipologías de dique de abrigo: diques en talud con y sin espaldón, diques verticales, diques mixtos, diques berma y diques sumergidos. El capítulo 2 de la ROM 1.1, denominado genéricamente "Procedimiento y Bases de Cálculo" se dedica a definir las áreas de abrigo y definir y analizar globalmente las tipologías de los diques de abrigo y su comportamiento frente a los agentes de proyecto, principalmente el oleaje, terreno, materiales y procesos constructivos y uso y explotación (comportamiento Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.1

EROM 02

del barco). Seguidamente, se recomiendan, de acuerdo con la ROM 0.0, los requisitos de proyecto, los métodos de verificación y los criterios para repartir la probabilidad conjunta de fallo entre los modos de fallo principales. La ROM 1.1 continuará con el capítulo 3 dedicado a la evaluación en el emplazamiento de los agentes climáticos y del terreno principalmente; en el capítulo 4 se analiza la interacción de la obra de abrigo y las áreas portuaria y litoral con los agentes de proyecto. Los siguientes capítulos se dedican específicamente al dimensionamiento de las diferentes tipologías de diques de abrigo y estructuras marítimas frente a las oscilaciones del mar.

1.2

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

EROM 02

ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO 2. PROCEDIMIENTO Y BASES DE CÁLCULO ................

1.8

2.1. ÁREAS ABRIGADAS Y OBRAS MARÍTIMAS ...............................

1.11

2.1.1. ÁREA PORTUARIA ................................................................

1.11

2.1.2. ÁREA LITORAL ......................................................................

1.12

2.1.3. IMPLANTACIÓN DE DIQUES DE ABRIGO .............................

1.13

2.2. TIPOLOGÍA DE LOS DIQUES DE ABRIGO ..................................

1.16

2.2.1. PARTES DE LA SECCIÓN .....................................................

1.16

2.2.2. INTERACCIÓN DE LA SECCIÓN Y LAS OSCILACIONES DEL MAR ................................................................................

1.17

2.2.3. SECCIONES TIPO .................................................................

1.37

2.2.4. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LA TIPOLOGÍA .........

1.62

2.3. BASES DE CÁLCULO DE DIQUES DE ABRIGO .........................

1.76

2.3.1. ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LA OBRA Y SUS TRAMOS ................................................................................. 2.3.2. DESCRIPCIÓN DE LOS MODOS DE FALLO Y PARADA .......

1.77 1.82

2.4. CRITERIOS GENERALES DE PROYECTO ..................................

1.87

2.4.1. ORGANIZACIÓN ESPACIAL: TRAMOS DEL DIQUE ..............

1.88

2.4.2. ORGANIZACIÓN TEMPORAL: FASES DE PROYECTO .........

1.89

2.4.3. CARÁCTER DEL TRAMO ......................................................

1.96

2.5. REQUISITOS DE PROYECTO .......................................................

1.98

2.5.1. REQUISITOS EN LA VIDA ÚTIL .............................................

1.99

2.5.2. REQUISITOS DURANTE OTRAS FASES DE PROYECTO ..... 1.105 2.5.3. CÁLCULO DE LA PROBABILIDAD CONJUNTA DE FALLO O PARADA EN UNA FASE ..................................................... 1.106 2.5.4. MÉTODOS PARA EL REPARTO DE LA PROBABILIDAD CONJUNTA ............................................................................ 1.113

2.6. PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN ......................................... 1.127 2.6.1. VERIFICACIÓN DE UN MODO Y PROBABILIDAD DE OCURRENCIA ....................................................................... 1.127 2.6.2. VERIFICACIÓN DE LA PROBABILIDAD CONJUNTA FRENTE A LOS MODOS PRINCIPALES ................................ 1.136

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.3

EROM 02

2.7. CÁLCULO Y REPARTO DE LA PROBABILIDAD CONJUNTA ... 1.140 2.7.1. PROBABILIDAD CONJUNTA DE FALLO ............................... 1.140 2.7.2. REPARTO DE LA PROBABILIDAD CONJUNTA DE FALLO ... 1.145 2.7.3. PROBABILIDAD CONJUNTA DE FALLO DE DIVERSAS COMBINACIONES DE MODOS DE FALLO ............................. 1.147

2.8. VALORES RECOMENDADOS PARA OBRAS DE ABRIGO Y DEFENSA .................................................................................... 1.151

1.4

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

EROM 02

ÍNDICE DE CUADROS CUADROS: 2.1. Tipología conveniente en función de los agentes climáticos .....

1.65

2.2. Tipología más adecuada en función de las propiedades del terreno .....................................................................................

1.67

2.3. Tipología más adecuada en función del volumen de material y los procedimientos constructivos ................................................

1.71

2.4. Tipología más adecuada en función de los requerimientos climáticos en el uso y la explotación ...........................................

1.73

2.5. Tipología más adecuada en función de la conservación, la reparación y el desmantelamiento ..............................................

1.74

2.6. TIpología más adecuada en función de los requerimientos ambientales ...................................................................................

1.76

2.7. Vida útil mínima en la fase de proyecto servicio para obras definitivas .......................................................................................

1.91

2.8. Máxima probabilidad conjunta en la fase de servicio o vida útil para los E.L.U. ........................................................................ 1.100 2.9. Máxima probabilidad conjunta en la fase de servicio vida útil para los E.L.S. ............................................................................... 1.101 2.10. Operatividad mínima en la fase de servicio ................................ 1.103 2.11. Número medio de paradas operativas en el intérvalo de tiempo ............................................................................................. 1.103 2.12. Valor más probable de la duración máxima de una parada operativa (horas) ............................................................................ 1.104 2.13. Valor numérico del ISA del tramo y máxima probabilidad de fallo admisible en la fase de construcción .............................. 1.126 2.14. Métodos de verificación en función del IRE e ISA ...................... 1.132

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.5

EROM 02

ÍNDICE DE FIGURAS FIGURAS:

1.6

2.1. Organización del capítulo 2 ......................................................

1.11

2.2. Partes de la sección de un dique .............................................

1.18

2.3. Flujo de energía en presencia de la obra ................................

1.19

2.4. Esquema de reflector equivalente y desfase asociado a un dique en talud ............................................................................

1.24

2.5. Procesos de transformación de la energía incidente en un dique en talud ............................................................................

1.26

2.6. Evolución espacial de las partes de la sección y transformación de la energía incidente ................................................

1.33

2.7. Dique vertical .............................................................................

1.39

2.8. Dique vertical con cámaras disipadoras y resonantes ...............

1.41

2.9. Dique vertical con manto de protección ..................................

1.42

2.10. Dique mixto ................................................................................

1.44

2.11. Dique en talud tipología Irribaren .............................................

1.46

2.12. Dique en talud con camino de rodadura .................................

1.48

2.13. Dique en talud sin superestructura ..........................................

1.50

2.14. Dique berma construido y deformado ......................................

1.51

2.15. Dique berma con mantos de escollera ....................................

1.52

2.16. Dique en S con manto principal armado .................................

1.53

2.17. Dique de escollera: espigón de playa ......................................

1.54

2.18. Dique sumergido en talud .........................................................

1.55

2.19. Dique arrecife de escollera .......................................................

1.56

2.20. Dique flotante .............................................................................

1.57

2.21. Dique flotante de grandes dimensiones. Monte Carlo, Mónaco .......................................................................................

1.58

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

EROM 02

2.22. Disposición de pantallas delgadas ...........................................

1.59

2.23. Coeficientes de reflexión de una pantalla delgada .................

1.60

2.24. Sistema periódico de pantallas porosas ..................................

1.61

2.25. Dique de pilotes de doble hilera. Bonanza, Sanlúcar de Barrameda, Cádiz ......................................................................

1.63

2.26. Dique vertical poroso ................................................................

1.64

2.27. Diagrama de capacidad de izada y anchura en la base de grúas ...........................................................................................

1.70

2.28. Organigrama de los modos de fallo de un dique vertical .......

1.83

2.29. Esquema de los modos de fallo adscritos a ELU de un dique vertical ..............................................................................

1.84

2.30. Tramos y alineaciones en la configuración en planta de un área portuaria ............................................................................

1.89

2.31. Curva de estados de oleaje y valor umbral de los estados límite últimos y operativos ........................................................

1.93

2.32. Experimentos de la vida útil de un tramo de obra ..................

1.138

2.33. IRE, ISA y vida útil mínima en función del tipo de área abrigada .....................................................................................

1.151

2.34. ISA y probabilidad conjunta de fallo para ELU y ELS ............

1.152

2.35. IREO y Operatividad mínima ....................................................

1.153

2.36. ISAO y número máximo de paradas anuales .........................

1.154

2.37. Duración máxima probable de una parada operativa ............

1.155

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.7

EROM 02

CAPÍTULO 2. PROCEDIMIENTO Y BASES DE CÁLCULO En el ámbito marítimo un área abrigada es una superficie de agua y tierra a resguardo de las acciones de las dinámicas atmosférica y marina. Dependiendo del nivel de protección y de las características de las instalaciones se pueden distinguir dos tipos de área abrigada: portuaria y litoral. La primera de ellas se dedica principalmente a la actividad portuaria, mientras que la segunda es específica del uso y gestión del litoral como borde tierra-mar. En el ámbito de aplicación de los documentos ROM se denomina Proyecto, en sentido amplio, al conjunto de actividades que comprenden el estudio y redacción del proyecto, la construcción, la explotación, la conservación y reparación y el desmantelamiento de una obra marítima. El objetivo del Proyecto de un área abrigada es conseguir que ésta responda a criterios de optimización funcional, económica y ambiental tanto de las obras necesarias como de su uso y explotación, y que en su conjunto tramos y elementos satisfagan los requisitos de fiabilidad, aptitud para el servicio o funcionalidad1 y operatividad exigidos en cada una de las fases de proyecto, de aquí en adelante denominados requisitos de proyecto. El objetivo de estas Recomendaciones es proporcionar la metodología y los requisitos necesarios para proyectar, construir, explotar, conservar y reparar, así como desmantelar, los diques de abrigo necesarios para la creación de un área abrigada, portuaria o litoral. Proyecto de un dique de abrigo Para controlar las oscilaciones del mar, en particular el oleaje, puede ser necesaria la construcción de obras marítimas de abrigo, o diques de abrigo, cuya presencia interfiere con aquéllas. La superposición de las oscilaciones incidentes, y las generadas y transformadas por la presencia de la obra, constituye el conjunto de oscilaciones que afecta al área abrigada y condiciona sus niveles de uso y explotación, seguridad y servicio.

1

En la ROM 0.0, siguiendo la terminología de la EHE, la probabilidad de no incurrir en modos de fallo adscritos a los estados límite de servicio (serviceability) se denominó funcionalidad. En la norma UNE, recientemente publicada se ha optado por traducir el término serviceability por aptitud para el servicio. En esta ROM se utilizan ambos términos indistintamente.

1.8

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

EROM 02

El proyecto de un área abrigada y de las obras de abrigo necesarias deberá ser el resultado de, al menos, la siguiente secuencia de actividades, 1. Especificar los criterios generales definiendo la finalidad de la obra, los condicionantes funcionales, los plazos temporales y unidades espaciales (tramos) de la obra y, en cada fase de proyecto, el carácter general y el carácter operativo de la obra y de cada uno de sus tramos, así como los requisitos de proyecto. 2. Describir y caracterizar en el emplazamiento el área abrigada. 3. Describir y caracterizar los factores de proyecto en el emplazamiento que definen la geometría, el medio físico, el terreno y los materiales, identificando y valorando los agentes y acciones y sus escalas temporales y espaciales, especificando, en su caso, los años meteorológicos y los ciclos de solicitación y operatividad. A partir de ellas se recomienda, 1. Realizar los Estudios Previos con el objetivo de definir diferentes alternativas para las disposiciones en planta del área abrigada y para la tipología de los diques de abrigo en función tanto de los requerimientos del uso y explotación como de los condicionantes del terreno, morfológicos, climáticos, medioambientales, de los materiales y los métodos constructivos, de conservación y mantenimiento existentes localmente y la aptitud de desmantelamiento. 2. Predimensionar en planta y alzado la obra y determinar sus escalas espaciales (tramos). 3. Estudiar el comportamiento hidrodinámico, geotécnico, estructural y constructivo de la obra y de sus tramos frente a los factores de proyecto, así como su interacción con el entorno litoral, identificando los modos de fallo frente a la seguridad y el servicio, y los modos de parada frente al uso y la explotación. 4. Verificar que en el conjunto de la obra, sus tramos y elementos se cumplen los requisitos de proyecto en cada una de las fases para todos los modos de fallo y parada, formulando y resolviendo con las técnicas recomendadas en esta ROM la ecuación de verificación de cada modo. 5. Optimizar funcional, económica y ambientalmente el área abrigada y los diques de abrigo teniendo en cuenta tanto los costes de primera construcción como los de conservación y, eventualmente, reparación en la vida útil y de desmantelamiento, seleccionando alternativas. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.9

EROM 02

6. Redactar el anteproyecto y el proyecto constructivo, compendiando una secuencia de actividades en la que se plasme la disposición geométrica de la solución, se describa su construcción y se especifiquen las estrategias de conservación y, eventualmente, las de reparación en la vida útil así como, en su caso, la aptitud de desmantelamiento y restauración del entorno ambiental. Este documento recoge las recomendaciones necesarias para acometer el conjunto de actividades detalladas anteriormente. En este capítulo se especifican los criterios básicos y los requisitos de proyecto. Los capítulos 3 y 4 se dedican a la descripción del área abrigada y del emplazamiento y al predimensionamiento. Los capítulos 5, 6, 7 y 8 se dedican específicamente a las tipologías de mayor uso de diques de abrigo: en talud, vertical, mixto, berma y flotantes. Organización del capítulo 2 Este capítulo del articulado denominado genéricamente bases para el proyecto (de un dique de abrigo) se organiza de la siguiente forma, figura 2.1. En primer lugar, en las secciones 2.1 y 2.2 se definen las áreas y los diques de abrigo presentando sus principales tipologías y los criterios para la selección de la tipología más conveniente, para a continuación revisar en la sección 2.3 las bases de su cálculo. Seguidamente en la sección 2.4 se articulan los criterios generales de proyecto de los diques de abrigo, considerando la organización espacial y temporal del proyecto y el carácter de cada uno de los tramos de la obra en cada una de sus fases. En las secciones 2.5 y 2.6, de acuerdo con el esquema propuesto en la ROM0.0, se analizan los requisitos de proyecto y se discute el reparto de la probabilidad conjunta entre los modos principales y el procedimiento de verificación. En la sección 2.7 se presentan en formato de tabla los requisitos de proyecto recomendados para los diques de abrigo, y el carácter general y operativo de algunas de las obras de abrigo y defensa más representativas en las áreas portuarias y litoral. El capítulo finaliza con un ejemplo en el que se elabora el cálculo de la probabilidad conjunta en diversos supuestos de modos de fallo de un dique vertical, y se discute el reparto de la probabilidad conjunta.

1.10

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

EROM 02

Figura 2.1. Organización del capítulo 2

2.1. ÁREAS ABRIGADAS Y OBRAS MARÍTIMAS En estas Recomendaciones se consideran dos tipos de área abrigada, el área portuaria y el área litoral. 2.1.1. ÁREA PORTUARIA Por lo general, un área portuaria se proyecta para facilitar las operaciones portuarias y logísticas relacionadas con el transporte marítimo y su interconexión con otros modos de transporte y con la gestión integral del barco, incluyendo las operaciones relacionadas con la actividad náuticadeportiva, industrial y militar. Un área portuaria tiene, entre otras, las siguientes infraestructuras relacionadas con (véase ROM 3.1-99), ƒ la seguridad y el uso y la explotación del buque: superficie de agua abrigada mínima requerida, metros lineales de atraque y, en su caso, área de fondeo y otras áreas particulares, por ejemplo varaderos, etc., Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.11

EROM 02

ƒ el control de las oscilaciones del mar: diques de abrigo y estructuras marítimas, ƒ el uso y la explotación terrestre del área: superficie de tierra mínima, especificando superficies de operación, estacionamiento y almacenamiento, y los movimientos de tráfico y mercancías previstos, incluyendo los sistemas de manipulación, ƒ la accesibilidad de los modos de transporte terrestre (tráfico viario y ferroviario). En el primer grupo de infraestructuras se pueden diferenciar las siguientes subáreas: el canal de acceso, la bocana, la zona de maniobra y fondeo en su caso, las zonas de atraque y amarre, tales como muelles, pantalanes, etc. Sus dimensiones dependen, entre otros, de los caracteres general y operativo del área, de las características y frecuencia de escala de la flota de buques de proyecto, de los niveles de calidad del servicio considerados como admisibles y de las condiciones climáticas locales. Por lo general, será el oleaje el condicionante climático predominante, pero, en algunos casos, podrá haber otros condicionantes locales (ver apartado 3.3). 2.1.2. ÁREA LITORAL Por lo general, un área litoral se proyecta para facilitar el uso y la explotación ordenada y sostenible del entorno litoral, pudiendo incluir, entre otros, la corrección, protección y defensa del borde litoral, la generación, conservación y regeneración de playas y zonas de baño, y el intercambio de los flujos transversales tierra-mar de todo tipo de sustancias2. Un área litoral contiene, entre otras, las siguientes infraestructuras relacionadas con, ƒ la seguridad y el uso y la explotación de los usuarios y del área: contornos exteriores del área, incluyendo el límite por tierra (definido por la cota de inundación) y por mar (definido por la profundidad de cierre3), y los contornos laterales, naturales o artificiales, permeables o impermeables,

2

Éstas se suelen clasificar en conservativas o no conservativas. Entre las primeras se consideran las sustancias para las que se puede admitir, sin error apreciable, que no se alteran durante los procesos de transporte y mezcla, por ejemplo la arena de sílice. Se incluyen entre las sustancias no conservativas todas aquellas que pueden sufrir transformaciones durante los procesos de transporte y mezcla, por ejemplo el carbono, el nitrógeno, etc.

3

Identifica la profundidad mínima a partir de la cual la influencia del transporte de sedimentos no es relevante en el comportamiento del perfil de playa.

1.12

Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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ƒ la seguridad y el uso y la explotación terrestre del área: la superficie de tierra especificando, entre otros, las superficies de uso, estacionamiento y almacenamiento, los movimientos de personas y tráfico, y los servicios requeridos, ƒ el control de las oscilaciones del mar: diques de abrigo y otras estructuras marítimas, ƒ la accesibilidad al área por tierra y mar en función de su uso y explo-

tación. Las dimensiones de estas infraestructuras dependen, entre otros, de los caracteres general y operativo del área, de las condiciones de uso y explotación admisibles en cada uno de los elementos del área, y de las condiciones climáticas y circulatorias locales que, por lo general, estarán asociadas a la ocurrencia del oleaje aunque, en su caso, se deberán considerar otras causas generadoras4. 2.1.3. IMPLANTACIÓN DE DIQUES DE ABRIGO Cuando a causa de las dinámicas atmosférica y marina no se satisfagan los requisitos de proyecto en el área o en alguna de sus infraestructuras, se recomienda considerar la implantación de uno o más diques de abrigo. En este caso, de acuerdo con la ROM 0.0, el proyecto de un dique de abrigo debe responder a unos objetivos y satisfacer unos requisitos y criterios que de forma resumida se presentan en esta sección. A estos efectos, es conveniente distinguir entre los diques de nueva construcción y la restauración o renovación de diques. 2.1.3.1 Diques de nueva construcción El promotor de la obra deberá definir el emplazamiento y las necesidades de uso y explotación del área abrigada. En algunos casos, la ubicación espacial se decidirá entre varias posibles, tras un análisis operativo, social, ambiental y económico de diferentes alternativas.

4

Por analogía con las máquinas en las que se denomina generador a la parte que produce la fuerza o energía, como la caldera en las máquinas de vapor y la dinamo en la electricidad, se emplea aquí esta palabra para traducir el término inglés "forcing".

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1.13

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Criterios generales Para el dique en su conjunto y para cada uno de sus tramos, el promotor deberá definir: (1) la temporalidad de la obra y la previsión de entrada en servicio de los diferentes elementos que la componen, (2) el carácter operativo y el carácter general, y en función de ellos, (3) la duración de cada una de las fases de proyecto, (4) los requisitos de fiabilidad y funcionalidad en cada una de ellas, (5) el nivel de operatividad, el número medio de paradas operativas y la duración máxima de una parada operativa en el intervalo de tiempo y, en su caso, (6) el plan de desmantelamiento y de restauración de la ribera del mar y su entorno ambiental. En los casos en los que el promotor de la obra no haya definido algunos o ninguno de los criterios generales indicados en el apartado anterior, o cuando el carácter general y el operativo propuestos sean injustificadamente diferentes de los habituales en este tipo de obras (véase sección 2.7), el proyectista determinará para cada tramo de la obra el carácter general y el operativo, y en función de ellos los restantes requisitos de proyecto, siguiendo lo dispuesto en la ROM 0.0. Intervalo de tiempo para el análisis operativo El promotor definirá los intervalos de tiempo para la verificación de los requisitos de seguridad, el servicio y el uso y la explotación, de la obra y de sus tramos en función, entre otros, de los estudios del rendimiento económico y operativo. Por lo general, la unidad de intervalo de tiempo para la verificación será el año y la vida útil se especificará en años. Estimación a priori del carácter Cuando el promotor no haya especificado el carácter del dique de abrigo será necesario determinarlo por el método establecido en la ROM 0.0. En primer lugar se realizará un predimensionamiento5 del área abrigada; a continuación se dividirá la obra en tramos, en función de su uso y explotación y de las posibles tipologías de los diques. Después se determinará, para cada uno de los tramos, su carácter general y su carácter operativo.

5

Las voces dimensionar y predimensionar no existen en castellano. En el ámbito de esta ROM dimensionar se aplica con el significado de poner, determinar o resolver las dimensiones de la obra y de sus propiedades. La voz de predimensionar se aplica con la acepción de previamente, por anticipado o con antelación.

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Verificación de los requisitos de proyecto Un proyecto de obra de nueva construcción deberá verificar los requisitos estructurales, formales y de uso y explotación, los ambientales y los legales. Esta verificación se realizará teniendo en cuenta el comportamiento e interacción de los diques de abrigo con los agentes predominantes. Seguridad, servicio y uso y explotación. Se verificarán estos requisitos, al menos, en condiciones de trabajo normales y extremas, y en su caso en condiciones de trabajo excepcionales. Requisitos ambientales. Los requerimientos ambientales de las obras marítimas y de los diques de abrigo se recogen en la normativa ambiental de aplicación y con carácter específico en la ROM 5.0. Los requerimientos relacionados con la calidad de las aguas y la morfodinámica litoral se ajustarán a lo especificado en las ROM 5.1 y 5.2 respectivamente. Requisitos legales específicos. Dependiendo de la localización del área abrigada y del entorno administrativo habrá requerimientos legales específicos que serán de obligado cumplimiento y por tanto deben incluirse entre los condicionantes de proyecto y considerarse en cada una de las fases del mismo. 2.1.3.2.Adecuación de diques de abrigo De acuerdo con la ROM 0.0, se recomienda que las obras construidas al amparo de esas Recomendaciones sean sometidas regularmente a inspección, auscultación e instrumentación para comprobar la satisfacción de los requisitos de proyecto durante la duración de la fase de proyecto y, en particular, en la vida útil. En los casos en los que éstos no se satisfagan será necesario reparar la obra. Rehabilitación del dique Por otra parte, en diversas ocasiones puede ser necesario adecuar la obra a los requisitos de proyecto bien por la ampliación de la vida útil, bien por la entrada en vigor de una nueva normativa legal, bien por una posible modificación de las infraestructuras y una mejora de los medios de uso y explotación. En el ámbito de esta ROM, las acciones a tomar por estos supuestos se denominan rehabilitación de la obra.

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1.15

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Readaptación del dique La readaptación es la adecuación de una obra existente a otro uso y explotación para el resto de su vida útil o para una nueva vida útil. Criterios generales Corresponde al promotor de la obra especificar los criterios generales para la reparación y adecuación de la obra en función del carácter general y el operativo de la misma de acuerdo con lo recomendado en el apartado 2.1.3.1. En su ausencia, se seguirá lo dispuesto al efecto en aquel apartado.

2.2. TIPOLOGÍA DE LOS DIQUES DE ABRIGO En esta sección se describen las secciones tipo más habituales empleadas en la protección de las áreas portuarias y litorales en función de sus partes y elementos principales, y cuyo proyecto, construcción, conservación y desmantelamiento son el objeto de la presente ROM 1.1. En los capítulos específicos se describe y caracteriza de forma detallada cada una de estas tipologías. Se diferencian entre ellas, principalmente, por su forma de hacer frente a los agentes climáticos y de transmitir los esfuerzos al terreno. Estas diferencias se reflejan, en consecuencia, en las dimensiones en alzado del dique. Esta sección se organiza de la siguiente forma. En primer lugar se definen las partes del dique en alzado; después se revisan brevemente los fundamentos de la interacción energética de la sección con las oscilaciones del mar, principalmente, el oleaje que incide perpendicularmente a la sección. Este análisis debe ser complementado con el estudio en planta del conjunto de la obra, evaluando el efecto de la radiación de energía desde cada uno de los tramos y los cambios de alineación y contornos, especialmente el morro, tal y como se describe en el capítulo 4 de estas Recomendaciones. Finalmente, se proporcionan algunos criterios para seleccionar una tipología. 2.2.1. PARTES DE LA SECCIÓN La sección tipo de un dique de abrigo se puede describir considerando las siguientes partes, figura 2.2, ƒ Cimentación, que determina la forma en que la estructura transmite los esfuerzos al terreno.

1.16

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ƒ Cuerpo central, que controla la transformación del flujo de energía del oleaje incidente y transmite a la cimentación la resultante de las acciones. ƒ Superestructura, que controla el rebase sobre la coronación y, en su caso, ofrece un camino de rodadura. Comentario. La ordenación de la sección en tres partes facilita su descripción y ayuda a establecer elementos de comparación entre tipologías. La línea que separa cada una de las partes no es precisa, pero la ordenación se realiza según la función principal que cada una de ellas desempeña. Así, la superestructura puede proporcionar protección frente a los rebases, el camino de rodadura, acceso, etc. Y en su caso, una línea de atraque a sotomar del dique. El cuerpo central es la principal parte resistente frente a la acción del oleaje provocando su rotura, reflexión, etc.; la cimentación es la parte del dique en contacto con el suelo y por tanto la vía de transmisión de los esfuerzos al terreno. Además, esta ordenación facilita la descripción de los elementos y subelementos. Por ejemplo, el manto principal es un elemento estructural construido, en general, con dos capas de piezas; la pieza, natural o artificial, del manto principal es un subelemento estructural del cuerpo central de un dique rompeolas. 2.2.2. INTERACCIÓN DE LA SECCIÓN Y LAS OSCILACIONES DEL MAR La presencia de la obra transforma la energía de las diferentes oscilaciones del mar, alterando la distribución de componentes del espectro frecuencial y direccional (véase capítulo 3, apartado 3.3.zz). El dique refleja, disipa, transmite e irradia la energía incidente en proporciones que dependen de su tipología, de su disposición en planta y de las características de la oscilación. En este apartado se formula la interacción de la sección del dique y las oscilaciones del mar representadas éstas por un tren de ondas de alturas y periodos conocidos, que inciden normalmente a la sección. Dado que la mayoría de las oscilaciones del mar se puede representar desde un punto de vista matemático por un tren de ondas, los resultados de este análisis se pueden aplicar tanto a la interacción del dique con el oleaje, como con el maremoto o las mareas astronómica y meteorológica. Finalmente, se anticipa el efecto de la incidencia oblicua y del oleaje irregular en los procesos de transformación.

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Figura 2.2. Partes de la sección de un dique

2.2.2.1. Ecuación de la conservación de la energía del movimiento oscilatorio La energía incidente se distribuye al interaccionar con la sección del dique en, (a) energía reflejada y devuelta hacia el mar, (b) energía transmitida, a través o por encima de la sección propagándose a sotomar del dique, (c) energía disipada y por tanto extinguida y (d) energía transferida a otros modos oscilatorios o generadora de otros movimientos circulatorios. Esta transformación de energía se puede analizar definiendo un volumen de control con anchura transversal unidad, que contenga la sección (figura 2.3), y en el que se evalúan los flujos de energía entrante y saliente de él y los procesos de disipación en su interior. La ecuación de conservación de la energía del movimiento oscilatorio en el volumen de control, se puede escribir:

FI − FR − FT − D '* = 0

1.18

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donde FI ,R,T representan los flujos6 medios de energía incidente, reflejada y transmitida por las secciones de barlomar y sotomar respectivamente, y D '* evalúa la disipación por unidad de tiempo en el interior del volumen de control provocada por la presencia de la obra y el terreno. El signo negativo del término representa extracción o salida de energía del volumen de control y el positivo aportación o entrada de energía al volumen de control.

Figura 2.3. Flujo de energía en presencia de la obra

Aplicando teoría lineal de ondas y considerando un tren incidente de altura de ola H I y periodo Tz ,I , el flujo medio de energía incidente (es decir, la energía media que incide perpendicularmente sobre la cara de barlomar del volumen de control en la unidad de tiempo) con velocidad C g ,I es:

FI = EIC g ,I =

1 ρw gH I2C g ,I 8

donde E I es la energía media total, cinética y potencial, por unidad de superficie horizontal del tren de ondas incidente, que es una función cuadrática de la altura de ola,

EI =

6

1 ρw gH I2 8

Flujo de energía es la cantidad de energía que pasa por una superficie del volumen de control en la unidad de tiempo. Sobre esta superficie pueden actuar tensiones (normales y tangenciales) que en la unidad de tiempo pueden contribuir (añadir o extraer energía) con trabajo. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.19

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Las velocidades de fase (celeridad de fase) C y de propagación de la energía Cg del movimiento oscilatorio y el número de onda k se relacionan de la siguiente forma,

1 ⎛ 2kI h ⎞⎟ ⎟ C g ,I = C I ⎜⎜1 + 2 ⎜⎝ sinh 2kI h ⎠⎟⎟ 2π L σ kI = , CI = I = I LI Tz ,I kI donde h es la profundidad de agua en el volumen de control. h y k se relacionan con la frecuencia angular σI =

2π , a través de la ecuación de Tz

la dispersión,

σI" = gkI tanh kI h Conocidas la profundidad h y el periodo de la onda Tz, el número de onda k es la raíz real de la ecuación y conocido éste, se obtiene de forma inmediata, la celeridad, la velocidad de propagación de la energía; y conocida la altura H, se obtiene la energía incidente, EI y el flujo de energía a través de la sección, FI. De forma análoga se definen los flujos de energía salientes del volumen de control, reflejado y transmitido,

1 ρw gH R2C g ,R = E RC g ,R 8 1 FT = ρw gHT2C g ,T = ETC g ,T 8

FR =

donde H R , HT son las alturas de ola de los trenes reflejado y transmitido respectivamente, y C g ,R,T son las velocidades de propagación de la energía o celeridades de grupo, definidas a partir de los periodos de ola representativos de los trenes reflejado y transmitido,

1.20

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⎛ 2kRh ⎞⎟ 1 ⎟ C g ,R = C R ⎜⎜⎜1 + 2 tanh 2kRh ⎠⎟⎟ ⎝ 1 ⎛ 2kT h ⎞⎟ ⎟ C g ,T = CT ⎜⎜1 + ⎜⎝ 2 tanh 2kT h ⎠⎟⎟ E R y ET son, respectivamente, la energía media total, cinética y potencial, del tren de ondas reflejado y transmitido por unidad de superficie horizontal. Cuando los procesos de transformación del tren de ondas se describen por teoría lineal y en ausencia de corriente, no hay cambio de periodo o de frecuencia angular σ, y si además no hay cambio de la profundidad a ambos lados del dique, el número de onda y las celeridades del tren incidente no cambian al reflejarse o transmitirse, y se puede escribir, por tanto, kI = kR = kT = k y de forma análoga las tres celeridades de fase y las tres de grupo. Si se definen los siguientes coeficientes de transformación del tren de ondas,

KR =

HR HI

ƒ Coeficiente de transmisión, KT =

HT HI

ƒ Coeficiente de reflexión,

ƒ Coeficiente de disipación,

D* =

D*'

1 ρw gC g H I2 8

(por unidad de energía

incidente) la ecuación de conservación de la energía en el volumen de control (en el que se producen los procesos de transformación por presencia de la sección del dique) se puede escribir,

K R2 + KT2 + D* = 1

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1.21

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Estos coeficientes dependen de la tipología de la sección y de la disposición en planta de la obra. En el marco de la teoría lineal, la altura de ola incidente es el factor de escala de las transformaciones. Comentario. Esta forma de expresar la ecuación de conservación de la energía permite evaluar la eficiencia del dique en controlar la energía incidente del tren de ondas. Si el coeficiente de reflexión K R = 1 el dique es totalmente reflejante, mientras que si D* = 1 el dique es totalmente disipativo. En sentido estricto no hay ninguna tipología totalmente reflejante o disipativa. Dependiendo de las dimensiones y características hidráulicas de cada uno de las partes del dique y del terreno, y de las características cinemáticas del tren de ondas, el dique se comportará como esencialmente reflejante o esencialmente disipativo. En un Anejo del capítulo 4 se formula el problema de la transformación del tren de ondas cuando en presencia de la obra. Uno de los objetivos del prediseño es elegir la tipología de dique de abrigo que cumple con las necesidades de control del flujo de energía del oleaje. Para ello, es necesario conocer los valores de K R , KT y D* para cada una de las tipologías en función de las características del oleaje incidente. Estos coeficientes se pueden obtener por métodos analíticos, numéricos o experimentales, y se describen en el capítulo específico dedicado a cada tipología. En el ámbito de la ingeniería aplicada, el reparto de energía incidente obtenido mediante la aplicación de la teoría lineal suele ser suficiente, aunque es conveniente recordar que no se tienen en cuenta los procesos de transferencia de energía a otras frecuencias por interacción no lineal entre componentes, ni otros procesos no lineales. Éstos pueden ser importantes cuando se dimensionan diques sumergidos sobre los que se produce la rotura de la ola y diques flotantes cuya amplitud de oscilación es del mismo orden que la amplitud del tren incidente. 2.2.2.2. Elementos de la tipología y eficiencia energética frente al movimiento oscilatorio Según sean la geometría y la disposición de los elementos que conforman la sección de un dique de abrigo, se pueden potenciar unos procesos de transformación del movimiento oscilatorio frente a otros. En los subapartados siguientes se analizan brevemente estos procesos y su dependencia de los elementos tipológicos.

1.22

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Reflexión Siempre que haya un cambio brusco de las propiedades geométricas del medio en el que se propaga el tren de ondas con el resultado de la modificación de la celeridad de fase del tren y, en consecuencia, del número de onda y de la dirección de propagación, se produce reflexión de la energía oscilatoria. Así, los cambios bruscos de la profundidad de agua en una berma de pié o de las características hidráulicas del núcleo en un dique de escollera, o la presencia de una pared impermeable de un dique vertical, entre otros, provocan la reflexión hacia el mar de cierta parte de la energía incidente. Análogamente, cuando el tren de ondas se transmite a través del dique, lo abandona o se propaga por un canal de navegación, se refleja parte de la energía propagante tanto en la sección aguas arriba como en la sección aguas abajo. En general, en los diques de abrigo la reflexión no ocurre en un punto o superficie fija sino que hay numerosas contribuciones que ocurren simultáneamente durante el proceso de la propagación; la última de ellas se realiza al abandonar el tren oscilatorio la sección y propagarse a sotamar del dique. No obstante, la reflexión del oleaje tanto si se produce puntualmente (por ejemplo en la pared de barlomar de un dique vertical, localmente sobre un talud) como gradualmente al propagarse por el interior del dique de escollera, es un proceso esencialmente lineal y, por tanto, depende de las características geométricas (cambio de profundidad h2 / h1 o pendiente del talud tan α ) e hidráulicas (porosidad n , permeabilidad y fricción equivalente C f y rugosidad del lecho K s ) de la sección y del contorno, y de las características del oleaje incidente, en concreto del periodoTZ , expresadas en términos de la profundidad relativa kh . En el ámbito de la teoría lineal la energía reflejada se puede evaluar mediante un coeficiente o módulo K R , y una fase φ , que representa la distancia adimensional (equivalente a kx ) a un foco reflector, (medida con respecto unos ejes de referencia) en el cual se supone que se produce la reflexión del tren de ondas. En consecuencia, al evaluar la energía reflejada saliente del volumen de control, se obtiene un coeficiente de reflexión cuyo módulo cuantifica globalmente todos los procesos puntuales de reflexión y cuya fase permite definir un punto en el interior del medio en el que se encontraría aquel reflector equivalente que produjese el mismo efecto reflejante que el total producido por todos los reflectores individuales desde sus respectivas localizaciones, figura 2.4. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.23

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Figura 2.4. Esquema de reflector equivalente y desfase asociado a un dique en talud

Transmisión La transmisión de la energía oscilatoria a sotamar del dique se puede producir por rebase de su coronación, propagación a través del cuerpo central, como es el caso de los diques granulares, y por el terreno y cimentación cuando éstos sean permeables. En el primer caso, la magnitud de la energía transmitida depende de la relación entre la altura de la coronación o francobordo Fc , y la altura de la lámina de agua que alcanza la coronación (ésta se puede expresar en términos de la altura de ola7 a pie de dique y en presencia de él H * ), es decir, del francobordo relativo Fc / H * . En el segundo caso la magnitud de la energía transmitida, bien a través del cuerpo del dique bien por la cimentación y el terreno, depende de sus propiedades hidráulicas y de la anchura o longitud de propagación B , expresada en función de la longitud de onda o su equivalente el número de onda, kB o B / L . Durante su propagación a través del dique o la cimentación, el movimiento oscilatorio va consumiendo parte de su energía. Si la anchura del dique es suficiente la disipación puede ser total; en estas circunstancias la energía oscilatoria transmitida a través de la sección es despreciable. En términos oscilatorios, la distancia a la cual el tren oscilatorio reduce su energía hasta 1/ e (número e) se denomina profundidad de penetración.

7

Véase subapartado dedicado más adelante a este concepto en este mismo apartado.

1.24

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En el ámbito de la teoría lineal, el flujo de energía transmitido a través de la sección se puede evaluar por un coeficiente o módulo KT , y una fase φ , que representa la distancia adimensional (equivalente a kx ) a un foco generador, medida con respecto unos ejes de referencia, en el cual se supone se genera el tren de ondas transmitido. En caso de transmisión por rebase, si el francobordo relativo es pequeño se puede producir el paso del movimiento oscilatorio por encima de la coronación y continuar su propagación a sotamar con la reducción de altura expresada por el coeficiente de transmisión. Si el francobordo relativo es alto, la transmisión de la energía se produce al impactar la masa de agua asociada al paso de la ola contra el cuerpo de agua a sotamar, generando un movimiento oscilatorio que se propaga radialmente desde la zona de impacto. En estos dos casos la fase suele indicar que la generación del tren transmitido se produce en el trasdós del dique. Comentario. Diques granulares construidos con un núcleo de todo uno de cantera y mantos de escollera, tienen una porosidad en el rango n = 0, 35 − 0, 45 ; y unas características hidráulicas, K p = 10−3 cm / s y

C f ≈ 1 : Un dique se puede considerar impermeable al flujo del oleaje si

n ⇒ 0 y K p < 10−8 cm / s La permeabilidad e impermeabilidad de una obra frente a la transmisión del oleaje se puede conseguir por medio de una combinación de materiales de características determinadas y de las dimensiones geométricas de la sección. Así por ejemplo, un pantalla vertical delgada (de espesor mucho menor que la longitud de onda) y de acero, que se extiende en toda la vertical, es impermeable al oleaje; esa pantalla perforada es permeable desde el punto de vista hidráulico y a través de los orificios se produce transmisión de energía. Un dique vertical poroso construido con pedraplén o escollera es permeable al oleaje si su anchura es

B < 0,25 ; si el dique tiene anchura relativa L

B > 1 , y KT ⇒ 0 ; a sotamar del dique no hay movimiento oscilatorio y éste L se comporta a todos los efectos como si tuviera anchura infinita. Una pantalla de pilotes permite el flujo de energía a través de los elementos estructurales siempre que haya continuidad en el fluido; las características hidráulicas del espacio entre pilotes gobiernan las pérdidas de Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.25

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carga en el proceso de transmisión de la energía. El radio de los pilotes frente a la longitud de onda y el número de filas y su disposición en planta, controlan la proporción de energía transmitida a sotamar con respecto a la energía incidente, es decir, KT . Disipación La disipación de la energía oscilatoria se produce principalmente por dos mecanismos, la rotura y la fricción por los contornos (superficie y fondo) e interior del medio por el que se propaga. El mecanismo más eficaz de disipación es la rotura de la ola en decrestamiento y en voluta, por el que se puede conseguir que se disipe más del 90% de la energía incidente. Por otro lado, las roturas de ola en colapso y en oscilación son menos eficientes y, en general, no disipan más del 60% de la energía. El destino de la energía remanente es la reflexión, la disipación interna por fricción o la transmisión a sotomar, figura 2.5.

Figura 2.5. Procesos de transformación de la energía incidente en un dique en talud

Aunque no es la única manera posible, la rotura de la ola se produce por el incremento del peralte al propagarse por un talud. El tipo de rotura que se produce en el talud se puede identificar a través del número de Iribarren, que se define como el cociente de la pendiente del talud y el peralte (pendiente) de la ola rompiendo sobre el talud,

Ir =

1.26

tan α H L

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En el cuadro siguiente se presenta un intervalo de valores I r para el cual se produce el tipo de rotura indicado, Tipo de rotura

Ir

Decrestamiento

3,5

Estos intervalo de valores son orientativos, ya que el peralte de la ola sobre el talud depende de las características de los trenes incidente y reflejado, tal y como se desarrolla en el apartado siguiente. Por ello, si se desconoce el valor del peralte rompiendo éste se puede evaluar a pié de talud. Sólo en los casos de rotura en decrestamiento y primeros estadios de la rotura en voluta, tal y como ocurre en playas disipativas, la reflexión se puede considerar despreciable. Este número también proporciona una información cualitativa de la intensidad y tasa de disipación de la energía en el proceso de la rotura. La disipación en el talud de la rotura en decrestamiento es “uniforme” en la zona de rompientes. Durante el proceso de rotura en oscilación se refleja la mayor parte de la energía y prácticamente no hay zona de rompientes. Entre ambos tipos de rotura se encuentran la voluta y el colapso, en las que el proceso se hace más local y menos disipativo. Excepto en diques en talud muy tendidos no es habitual encontrar roturas en decrestamiento en un dique de abrigo. La cantidad de energía disipada mediante el mecanismo de fricción depende de su régimen hidráulico. Si éste es laminar, la disipación es proporcional al cuadrado de la velocidad de las partículas de agua con respecto al contorno o los elementos que provocan la fricción. Si el régimen es turbulento, la disipación es proporcional al cubo de la velocidad y varía considerablemente en función del número de Reynolds, ya que una parte sustancial de la disipación está asociada principalmente a los procesos de convergencia y divergencia, a la separación del flujo alrededor de los obstáculos, a la formación de remolinos y estelas y a la transmisión de cantidad de movimiento relacionada con la cascada turbulenta que eventualmente finaliza en calor. En general, la energía disipada por el proceso Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.27

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de fricción depende del número de Reynolds, de la porosidad del medio y del tamaño de los elementos que lo forman (diámetro de los granos, del agujero, del pilote, etc.) La evaluación de la disipación por rotura de ola en decrestamiento se determina con suficiente aproximación asemejándola a la disipación que se produce en un resalto hidráulico. Sin embargo, si la forma de la rotura de la ola es en voluta, colapso u oscilación por un talud de pendiente fuerte, la evaluación de la tasa de disipación del movimiento oscilatorio D*' que se produce en el proceso es harto complicada e incierta. Una manera indirecta de obtener la energía disipada que se puede aplicar a los diques de abrigo es resolver la ecuación de la conservación de la energía una vez que se han evaluado los flujos de energía reflejado y transmitido irradiados desde del volumen de control, es decir,

D* = 1 − K R2 − KT2

D* =

D*'

1 ρgC g H I2 8

Comentario. En general un dique en talud construido con material granular es el que provoca la mayor disipación por rotura y fricción en el seno del dique. El número de Iribarren se presentó por primera vez en 1949 en el artículo “Talud límite de rotura y reflexión” firmado por R. Iribarren y C. Nogales para delimitar cuando la rotura de la ola es franca sobre el talud y cuándo predomina la reflexión. Altura de ola a pie de dique y en presencia de él. Con amplia generalidad, se puede admitir que la presencia del dique provoca la reflexión de una parte de la energía del tren de ondas de altura H I y periodo Tz . A pie de dique, debido a la interferencia de los trenes incidente y reflejado, el movimiento oscilatorio es parcialmente estacionario. En teoría lineal, el periodo del tren incidente, reflejado y parcialmente estacionario es el mismo, es decir Tz , sin embargo, la altura de ola H * de éste depende de la geometría del frente del dique y del desfase entre ambos trenes.

1.28

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H * es una altura de ola a pie de dique y en presencia de él. En general, esta altura de ola se puede expresar por H * = µH I , donde µ es un coeficiente8 que cuantifica la magnitud de la interferencia lineal de los trenes incidente y reflejado.

Comentario. Para un dique vertical de paramento liso e impermeable, construido sobre un fondo horizontal y cuya cimentación es de espesor despreciable frente a la profundidad, si es irrebasable, K R 1 y el coeficiente a pie de dique es µ

2 = (1 + K R ) ; si es rebasable y la pared es

rugosa, µ < 2 . Pero, si el espesor y la longitud a barlomar de la berma de cimentación no son despreciables frente a la profundidad y la longitud de onda, respectivamente, y la ola puede romper sobre la berma, entonces puede ser que µ > 2 . Para un dique en talud de tipología "Iribarren"(véase figura 2.11) construido sobre un fondo horizontal, los valores de µ a pie de dique pueden encontrarse en el intervalo 0 ≤ µ < 1, 85 2.2.2.3. Talud, rugosidad y porosidad Cuando el tren de ondas se propaga por un talud, un fondo rugoso o a través de un medio poroso se produce la disipación de una parte de su energía. No se debe olvidar que simultáneamente a este efecto disipador se produce el proceso de reflexión, que incluye un cambio de la fase del tren reflejado, ya que, al propagarse el tren oscilatorio en los tres casos hay un cambio de las condiciones de propagación. La energía remanente se transmite. Cuando un tren de ondas se propaga por un talud impermeable de fondo liso y pendiente muy suave tal que I r < 0,1 , la celeridad del tren de ondas se va adaptando de forma gradual al cambio de la profundidad sin que el proceso de la reflexión sea relevante, y el proceso de asomeramiento y la dispersión por amplitud provocan el peraltamiento de la ola y su posible rotura en decrestamiento o voluta.

8

Tal y como se detalla en el capítulo 4 el valor de µ no sólo depende de la tipología, sino también del tramo y de la disposición en planta de la obra y el entorno.

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1.29

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Cuando el tren de ondas se propaga por un fondo horizontal de profundidad h, se encuentra un cambio brusco9 de profundidad desde h a d < h y continúa su propagación con la profundidad d, se produce la reflexión de parte de la energía en el escalón y la transmisión de la otra parte sobre la profundidad d. La adaptación de la onda transmitida a las nuevas condiciones no es inmediata, y necesita propagarse a lo largo de una cierta distancia sobre la nueva profundidad d para que entren en funcionamiento los mecanismos de dispersión en frecuencias y en amplitudes hasta que, eventualmente, se produce la rotura de la ola. En general, cuando la profundidad h y la altura de ola H * a pie del escalón son del mismo orden, la ola puede romper directamente sobre el cantil del escalón. Finalmente, si el talud es de fuerte pendiente tal que I r ≥ 2, 3 el tren de ondas se debe adaptar bruscamente al cambio de profundidad al mismo tiempo que se produce el peraltamiento por lo que simultáneamente se produce la reflexión de la energía incidente. La interacción de los trenes incidente y reflejado, y la reducción de la profundidad se combinan para que la ola se desmorone por su base, denominada rotura en colapso, o bien oscile sobre el talud con un frente de onda turbulento, denominada rotura en oscilación. En estas condiciones la presencia del dique provoca que se refleje entre el 35-85% de la altura de ola incidente, dependiendo del tipo de rotura evaluado por I r , la porosidad de los mantos y del núcleo. Una de las maneras posibles de incentivar la disipación por los contornos consiste en disponer en ellos, elementos de rugosidad de altura variada irregularmente repartidos, por ejemplo en la coronación del dique o en el fondo a barlomar del mismo. Análogamente, la disipación por el interior del cuerpo central o en la superestructura del dique se puede magnificar disponiendo paredes porosas o con ranuras para que aumente el número de contracciones, expansiones y separaciones de lámina que debe superar el movimiento oscilatorio en su propagación. Este es el proceso que se produce de forma natural un incontable número de veces en un medio granular permeable, por ejemplo, en los mantos y núcleo de un dique de escollera.

9

Este cambio brusco de profundidad puede ser un escalón vertical, pero en general es suficiente que la longitud horizontal del talud, lt sea mucho menor que la longitud de onda, es decir lt donde lt

1.30

=

h −d tan β

y

β

es el ángulo del talud.

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L

1,

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2.2.2.4. Evolución espacial de la sección de un dique de abrigo Para controlar y transformar la energía incidente se puede diseñar un dique de abrigo formado con diferentes elementos y dispuestos con diferentes configuraciones; el resultado final es el predominio de unos procesos de transformación sobre otros. En la figura 2.6 se presenta la evolución espacial de un dique de abrigo en función de su forma de transformar la energía incidente. En consecuencia, el objetivo de abrigar un área se puede alcanzar mediante diferentes tipologías. Así, se puede construir un dique sumergido cuya coronación se encuentre a la profundidad d, con una anchura B. La construcción puede realizarse mediante material natural (p.ej. escollera) o artificial (p.ej. hormigón). La partición de la energía incidente depende principalmente de

d B H* , , y si además el dique es de material granular, de la porosidad y h Ld h la granulometría de los granos. Ld es la longitud de onda sobre el dique.

Dependiendo de sus dimensiones la ola puede romper a pie de dique, sobre él, o propagarse a sotamar sin percibir la presencia del dique o con altura reducida por el efecto de la fricción. H * , es la altura de ola a pie de dique sumergido pero en presencia de él. Comentario. El valor del coeficiente µ se puede encontrar en el intervalo 1 ≤ µ ≤ 1, 85 , dependiendo de

d HI , , la geometría del dique y de las h h

características hidráulicas de sus mantos y núcleo. Si el nivel de protección no es suficiente, a modo de cimentación, se puede colocar sobre el dique anterior un cajón prefabricado de pared vertical impermeable que emerja ligeramente, que actúa como cuerpo central del dique aumentando el control de la energía incidente a costa de incrementar la en energía reflejada. Esta configuración es la tradicional de dique mixto. Si el rebase por la coronación es excesivo, se puede construir sobre el cuerpo central una superestructura cuyo francobordo sea del orden de la altura de ola a pie de dique y en presencia de él H * . El dique es entonces irrebasable y la transmisión de energía sólo ocurre bajo el cajón a través de la cimentación porosa. Con ella, de nuevo, se vuelve a aumentar la energía reflejada.

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1.31

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Si la energía reflejada desde el dique crea condiciones inaceptables en el entorno o en otras zonas o infraestructuras del área portuaria, entonces es necesario modificar la pared de barlomar del cajón para aumentar la disipación. Para ello se puede considerar, entre otras, las siguientes disposiciones: (1) incrementar la rugosidad de la pared de barlomar para incrementar la rugosidad por el contorno, (2) inclinar la pared de barlomar para provocar la rotura de la ola, (3) permeabilizar la pared y crear una cámara interior que aumente las pérdidas por fricción y desfase la reflexión, (4) construir un manto de piezas a barlomar del dique, etc. Si no hay disponibilidad de materiales granulares o las acciones asociadas a la energía reflejada desde el dique no son relevantes, se puede extender el cajón hasta el fondo, apoyado en una banqueta de enrase, convirtiendo la tipología en la tradicional de dique vertical, que a los efectos prácticos es totalmente reflejante. En los casos cuando se deba tener cierto control de la energía reflejada se puede proceder de forma análoga a la descrita para el dique mixto. La magnitud del rebase depende del francobordo relativo, es decir,

Fc H*

Comentario. Si no hay rotura de ola a pié de dique, cuando el francobordo es suficientemente alto el coeficiente de reflexión excede 0,7, entonces 1, 7 < µ =

H* ≤ 2 . En estas condiciones, para que el dique verHI >

tical sea irrebasable, Fc ∼ 0, 5 sobre la profundidad10 h a pie de dique. Si la disponibilidad de materiales granulares es suficiente e interesa controlar la energía reflejada, en vez de aumentar el puntal del cajón, se puede elevar la banqueta hasta emerger, disponer una superestructura sobre él y proteger el todo uno con una secuencia de mantos inclinados que incrementen significativamente la disipación por rotura de la ola, la rugosidad con el contorno y la fricción interna. La magnitud y el desfase de la energía reflejada dependen, entre otros, del ángulo del talud, de la anchura y rugosidad de los mantos y de la anchura y porosidad del núcleo. Ésta es la sección tradicional de un dique en talud, de escollera o rompeolas. La magnitud del rebase depende del régimen oscilatorio en el talud y del francobordo relativo, es decir

10

Fc H*

Esta profundidad a pie de dique debe ser simultánea y compatible con la altura ondas en ese punto.

1.32

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H*

del tren de

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Figura 2.6. Evolución espacial de las partes de la sección y transformación de la energía incidente

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1.33

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Comentario. Para un dique en talud con tipología “Iribarren”,

H* < 1, 7 dependiendo del tipo de pieza del manto principal y de HI F > Ir. Para que este dique sea irrebasable, se deberá cumplir que c ∼ 0, 75 H* 1,1 < µ =

En algunos casos no es estrictamente necesario construir una tipología tradicional, sino que es más conveniente recurrir a nuevas tipologías que potencien un reparto energético diferente. Así por ejemplo, (a) una hilera de pilotes de diámetro D, con separación entre ejes de pilotes s / D ≈ 2 , provoca la radiación (reflexión) de parte de la energía incidente en las paredes de los pilotes, la disipación de la energía por fricción y por pérdida de carga asociada al paso de la ola a través; si se disponen dos filas de pilotes este efecto se incrementa; (b) una pantalla perforada vertical o ligeramente inclinada, llegando hasta el fondo o hasta una cierta profundidad, tiene efectos análogos. Dependiendo de los requisitos de proyecto se pueden combinar tipologías, por ejemplo, un conjunto de bloques que provocan la disipación por rotura y fricción, e hileras de pilotes o pantallas perforadas o cajón perforado a sotomar que en su trasdós tiene un muelle, etc. La selección de una tipología y el dimensionamiento de la sección debe responder a un conjunto de requerimientos entre los que se encuentra la capacidad de controlar la energía incidente. En los apartados siguientes se analizan otros aspectos relevantes. No obstante, aunque hasta la fecha no es lo habitual, en obras de carácter medio y alto es recomendable realizar para cada tramo la optimización de la sección teniendo en cuenta todos los aspectos que intervienen, entre ellos, el balance de la energía oscilatoria. 2.2.2.5. Efectos de la incidencia oblicua y del oleaje irregular El análisis anterior se ha realizado suponiendo que el movimiento oscilatorio es un tren monocromático de ondas que incide perpendicularmente a la sección. En general, sobre todo en profundidades grandes, el oleaje incide con oblicuidad a los diques de abrigo y su estructura se puede representar por la superposición lineal de un gran número de componentes con frecuencia, dirección y contenido energético diferentes y fase aleatoria. En general, la magnitud de los procesos de transformación de la energía del oleaje incidente tales como la reflexión, transmisión, ascenso del agua por el talud, rebase, etc, se reducen al aumentar el ángulo de incidencia11. 11

La incidencia se mide por el ángulo que forman la normal a la cresta de la ola y la normal al obstáculo.

1.34

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Descriptores de estado con incidencia oblicua. La representación de los fenómenos de transformación un tren irregular mediante por medio de un descriptor estadístico es una información “sintetizada” del conjunto de las transformaciones que experimenta cada una de las olas individuales del tren, pero no informa adecuadamente del comportamiento de cada una de las olas individuales, en particular de las más altas. No conviene olvidar que, a los efectos de la seguridad, éstas son las que cuentan. Por ello, en general, los resultados espaciales de los procesos de transformación que se obtienen aplicando las descripciones estadística o espectral del oleaje suelen ser más “suaves” que los obtenidos de la aplicación de un tren regular de ondas. Estabilidad de los diques en talud. Los diques en talud construidos con piezas esbeltas, tales como tetrápodos, dolos y otras similares tienen su máxima estabilidad cuando se construyen con un talud determinado, denominado talud de máxima estabilidad para ese tipo de pieza. La mayoría de los resultados experimentales de estabilidad de estas piezas se han obtenido con incidencia normal. En el caso de incidencia oblicua el comportamiento mecánico de las piezas es como si estuvieran trabajando frente a una fuerza que incide con un ángulo tan α ∗ cos θ , donde α es el ángulo del talud y θ el ángulo entre las normales al dique y el frente de onda. Si se aplica esta corrección al número de Iribarren, se puede concluir que al aumentar la incidencia oblicua, además, se produce un cambio del tipo de rotura, una reducción del flujo sobre el talud y eventualmente una reducción del rebase. Estos resultados son válidos para ángulos de incidencia oblicua moderados y en todo caso en el intervalo θ < 50o . En el intervalo 50o < θ < 65o se encuentra el ángulo de Wrebster o de mínima reflexión que depende de la rugosidad y permeabilidad del talud. En él se produce el cambio del flujo en el talud; para valores menores el flujo está asociado a la propagación del tren sobre el talud (con asomeramiento, refracción, transmisión y eventualmente rotura), mientras que para ángulos superiores, el flujo es prácticamente longitudinal al talud. Cuando se supera el ángulo de incidencia θ > 65o , el flujo debido a la ola rompiendo se produce longitudinalmente al talud, con la ola rompiendo alrededor del nivel medio en forma de chorro, la reflexión es despreciable y el proceso principal por el que se produce el peraltamiento de la ola es por difracción o “cesión lateral de energía” a lo largo de la cresta. En estas condiciones ninguna de las fórmulas de cálculo de estabilidad conocidas se pueden aplicar y, en general, el fallo del manto de piezas es por desagregación del manto y pérdida de contactos entre ellas. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.35

EROM 02

Las piezas artificiales que desarrollan gran trabazón son más vulnerables frente a la incidencia oblicua que las piezas artificiales de forma cúbica o paralelepipédica y las escolleras naturales. En los casos en los que los estados de oleaje de proyecto se presenten con oblicuidad se recomienda, en su caso, la utilización de piezas cúbicas o paralelepipédicas en el manto principal. Fuerzas en diques verticales. La magnitud de la presión dinámica producida por las olas sobre una pared vertical y su distribución a lo largo de ella depende del ángulo de incidencia. Para ángulos θ < 50o y dependiendo de la permeabilidad de la pared la interferencia de los trenes incidente y reflejado produce un tren parcialmente estacionario de crestas cortas. Para pequeños ángulos de incidencia y reflexión perfecta, la magnitud de la presión puede ser mayor con pequeños ángulos de incidencia θ < 15o que con incidencia normal. Para ángulos de incidencia en el intervalo 15o < θ < 50o los datos disponibles parecen confirmar que la presión decrece con el coseno del ángulo de incidencia. Cuando se supera el ángulo de incidencia θ > 650 , se produce la propagación longitudinal de la cresta de la ola sobre la pared y la presión dinámica sobre la pared se reduce considerablemente, actuando ésta más como un canalizador de flujo que como un deflector o reflector del mismo. La ola se puede peraltar notablemente en la pared12 llegando incluso a romper, con los efectos no deseables de incremento del rebase y el posible impacto que la cresta pueda producir sobre obras o elementos transversales a la pared. Es recomendable analizar, entre otros, estos dos efectos, teniendo en cuenta el carácter no lineal del proceso (es decir aplicando teoría de ondas de orden superior). No hay mucha información disponible para analizar el comportamiento de trenes de onda incidiendo en el intervalo 50o < θ < 65o , ya que el comportamiento de la pared puede ser bien reflector, bien canalizador dependiendo de pequeñas modificaciones de las condiciones locales. En estas circunstancias se recomienda considerar ambos procesos y seleccionar el pésimo.

12

En la bibliografía técnica se suele identificar este proceso con el nombre de Mach-stem.

1.36

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2.2.3. SECCIONES TIPO Tal y como se ha desarrollado en el apartado anterior, las diferentes secciones tipo objeto de esta Recomendaciones se pueden obtener mediante la evolución de las dimensiones de cada una de las partes, la forma de la transición entre ellas y la conexión con el fondo, además de los diferentes elementos y subelementos estructurales y formales que las componen. En los apartados siguientes se describen brevemente la sección tipo de los diques vertical, mixto, en talud, berma, pantalla y flotante. 2.2.3.1. Dique vertical La figura 2.7 representa una sección de dique vertical cuyas partes central y superestructura están formadas por un único elemento estructural. Tradicionalmente, el paramento de barlomar es vertical, de ahí su denominación de dique vertical, y se puede construir mediante cajones prefabricados, bloques de hormigón en masa, tablestacas, recintos hincados, etc. El cuerpo central suele apoyar en una banqueta de cimentación de material granular, debidamente protegida, en su caso, para que sea estable frente a las oscilaciones del mar. En zonas con grandes profundidades las dimensiones de esta banqueta pueden ser relevantes estando formada, generalmente, por un núcleo de todo uno de cantera enrasado a una profundidad tal que permita la colocación del cuerpo central (por ejemplo el fondeo del cajón), y que su estabilidad no esté afectada por las oscilaciones del mar. En zonas de profundidades intermedias o reducidas, salvo complicaciones relacionadas con la capacidad portante del terreno, la cimentación puede estar formada por una capa filtro, todo uno de cantera y la banqueta de enrase propiamente dicha, todos ellos, en general, de pequeño espesor en comparación con el tramo central. El espesor de cada uno de estos elementos y los tamaños de los materiales deben adecuarse a las necesidades geotécnicas e hidráulicas. Para proteger la cimentación y el lecho natural en los casos en los que éste sea potencialmente erosionable, es conveniente construir una berma de pie formada por la prolongación del núcleo de todo uno y por los mantos necesarios. En muchas ocasiones, se construye sobre la berma adosado al cuerpo central un bloque de grandes proporciones, denominado de guarda, con la finalidad de reducir y desfasar el pico de las subpresiones en el borde de barlomar de la cimentación con respecto al pico de presiones en el paramento.

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1.37

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Es habitual coronar la superestructura con un parapeto que, a barlomar, está curvado para facilitar el retroceso del flujo de agua, y que se conoce con el nombre de botaolas. El dique esencialmente actúa como un reflector del flujo de energía incidente, y la transmisión de energía a sotamar sólo se produce por rebase o en proporciones muy pequeñas a través de la cimentación. Con carácter general, se recomienda la tipología de dique vertical allí donde sea muy poco probable la rotura de las olas contra el paramento. A tal efecto se deben cumplir las siguientes condiciones,

d ≥ 0, 85 h 1 lt < L 20 ⎛ 1 − K R ⎞⎟ 2πh HI ⎟⎟ tanh ≤ ⎜⎜0,11 + 0, 03 ⎟ ⎜ 1 + KR ⎠ L L ⎝ H*

(1 + K R ) H I

donde H * es una altura de ola a pie de dique pero en presencia de él,13 representativa de un estado meteorológico de condiciones de trabajo extremas, h es la profundidad de agua a pie de dique14 y d es la altura de agua sobre la berma. H I es la altura de ola del tren incidente y que debe ser representativa de las alturas mayores en el estado. Una primera estimación del francobordo con respecto al nivel del mar asociado a la profundidad h para que el dique sea “irrebasable”15 se puede obtener,

Fc > 0, 50 H*

13

Es decir, considerando la modificación de las oscilaciones del mar por el área portuaria o litoral, diques, bocana, cambios de alineación, etc. (véase capítulo 3, sección xx). En el apartado zz se detalla el cálculo de

H *,Tz y θ

en cada una de las áreas marítimas peninsulares e insulares

españolas. 14

Esta profundidad debe ser simultánea y compatible con el estado de mar en el que se puede presentar la altura de ola

15

H * . En su caso, es conveniente analizar más de una profundidad.

Este término no está reconocido por la RAE. Por otra parte, la irrebasabilidad absoluta no existe, siempre hay una probabilidad de que se presente una ola o secuencia de olas en las que haya rebase.

1.38

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EROM 02

Para diques irrebasables de paramento vertical e impermeable H * ≈ 2H I Si se satisfacen aquellas condiciones, y el dique se proyecta como no rebasable, se recomienda iniciar el predimensionamiento del dique con una anchura mínima B, por razones del oleaje,

B ∼ 1, 0 H*

Figura 2.7. Dique vertical

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1.39

EROM 02

En el caso en el que la probabilidad de rotura de la ola contra el paramento no sea despreciable, se recomienda iniciar el predimensionamiento del dique con una anchura mínima B, por razones del oleaje,

B ∼ 1, 5 H*

(

)

Comentario. Es habitual considerar H I ≈ 1, 6 a 1, 8 H s ,I , dependiendo de la duración del estado de oleaje y H s ,I es la altura de ola significante de dicho estado. Para un dique vertical irrebasable con paramento liso e impermeable, la reflexión es perfecta, por lo que

(

)

H * = 2H I , H * ≈ 3,2 a 3, 6 H s ,I . Dique vertical con paramento especial Al objeto de reducir la reflexión del oleaje, en los últimos años se ha explorado la construcción de diques verticales de paramento inclinado, perforado o ranurado con cámaras de oscilación, en toda o a partir de cierta profundidad, figura 2.8. Con estas modificaciones del paramento a barlomar se desfasan los trenes incidente y reflejado y se aumenta la disipación por fricción, con el resultado de que para algunos periodos se reduce la altura de ola H * a pié de dique y en presencia de él. La cámara de oscilación ayuda en este cometido, no obstante se debe prestar especial a su anchura Bc y profundidad hc ya que el proceso de reflexión depende de Bc / Lc donde Lc es la longitud de onda en el interior de la cámara. La oscilación de la lámina de agua en el interior de la cámara puede tener una gran amplitud y, en los casos en los que esté cubierta, las presiones sobre ésta pueden ser muy importantes.

1.40

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EROM 02

Figura 2.8. Dique vertical con cámaras disipadoras y resonantes

Dique vertical con manto de protección En la figura 2.9 se representa un dique vertical protegido con talud de elementos granulares. En este caso el tramo central está formado por dos elementos estructurales, el talud de piezas y el paramento vertical. Ambos elementos estructurales suelen prolongarse por encima de la superficie del agua; en este caso el paramento vertical continúa formando la superestructura. La presencia del talud transforma el dique reflejante en parcialmente reflejante y disipativo, predominando uno u otro modo de trabajo en función de las características del oleaje incidente y de las dimensiones geométricas del talud. Dado que tras el talud granular se encuentra una pared impermeable, el nivel de reflexión de esta sección y las condiciones de estabilidad de las piezas del manto son diferentes a los de un dique rompeolas con núcleo de todo uno de cantera, figura 2.11. Comentario. En estas Recomendaciones se utiliza la palabra berma (de pie) para denominar el elemento estructural y formal, construido por una secuencia de capas de material filtro, todo uno de cantera y mantos secundarios y principal, por lo general, con coronación enrasada horizontalmente. La transición de la berma a la cimentación y al cuerpo central del dique se suele realizar a través del núcleo o materiales de cimentación que se prolongan hacia el mar y se enrasan horizontalmente. En la construcción de bermas de pie a sotamar y en el morro del dique se pueden aplicar los mismos criterios. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.41

EROM 02

Figura 2.9. Dique vertical con manto de protección

2.2.3.2. Dique mixto Cuando la cimentación del dique vertical ocupa una proporción notable de la profundidad tal que su presencia modifica significativamente la cinemática y dinámica de las oscilaciones del mar, la tipología se denomina dique mixto.

1.42

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En la figura 2.10 se define una tipología mixta; la función protectora se comparte entre el tramo inferior, ampliando su función de cimentación, y el tramo central, que se extiende por encima del plano de agua proporcionando los servicios de una superestructura. Al igual que el dique vertical, el paramento de la superestructura puede ser inclinado en toda su altura o a partir de cierta cota, perforado, ranurado, con cámaras, etc. y dotado o no de un botaolas. La cimentación puede estar formada por una banqueta apoyada sobre el núcleo construido con todo uno de cantera. En su dimensionamiento se seguirán las mismas recomendaciones que para el caso de dique vertical. Para garantizar la estabilidad del conjunto podría ser necesaria la construcción de una berma de pie formada por un todo uno de cantera que, además de actuar de filtro del terreno natural, debe dar apoyo a los mantos de protección. Dependiendo del nivel de agua y de las características del oleaje incidente en relación con las dimensiones geométricas del dique, éste puede trabajar predominantemente como dique reflejante, disipativo o mixto, es decir, parcialmente reflejante y disipativo. La transmisión de energía a sotamar del dique se produce por rebase de la coronación o a través de la cimentación que, de no cuidarse adecuadamente construyendo mantos que actúen de filtro, podrá ser significativa. Para el predimensionamiento de la anchura del cuerpo central del dique mixto se recomienda aplicar los criterios correspondientes a diques verticales, teniendo en cuenta la probabilidad de rotura de la ola contra el paramento. En todos los casos se deberá prestar especial atención a la transformación de la ola por la presencia de la cimentación y la berma, ya que en esta tipología la anchura relativa de la berma

lt y del total de la cimentación a barlomar Ld

lt + (h + d ) cot α pueden tomar valores altos, aumentando su peralte y Ld eventualmente provocando su rotura contra el cuerpo central del dique. Si no hay rotura de ola sobre el talud o contra el cuerpo central y el dique se proyecta como no rebasable, se recomienda iniciar el predimensionamiento del cuerpo central con una anchura mínima a la profundidad d, por razones del oleaje tal que,

B > 1, 0 H* Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.43

EROM 02

En el caso en el que la probabilidad de rotura de la ola contra el paramento no sea despreciable, la anchura mínima del dique para iniciar el predimensionamiento deberá ser,

B > 1, 5 H*

Figura 2.10. Dique mixto

1.44

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EROM 02

Comentario. Esta sección también se conoce con el nombre de dique compuesto (composite breakwater). En cualquier caso es conveniente llamar la atención sobre la utilización de las denominaciones de tipologías que no dejan de ser más que unas referencias imprecisas sobre las que establecer el diálogo. Así en el libro de Iribarren y Nogales se identifica el dique mixto aquél que en bajamar trabaja como rompeolas y en pleamar como vertical. La altura de la banqueta también puede ser objeto de diferentes interpretaciones. En el Archipiélago Canario la altura de la banqueta de cimentación de un dique vertical puede llegar a ser muy importante pero no por ello debe denominarse dique mixto puesto que el dique trabaja principalmente como vertical. 2.2.3.3. Dique en talud En la figura 2.11 se representa un dique en talud, tradicionalmente llamado rompeolas o dique de escollera, coronado con un espaldón. El cuerpo central consta de una secuencia de mantos conformando una transición entre el núcleo de todo uno de cantera y el manto principal que, construido mediante piezas naturales o artificiales, es el elemento resistente de la acción del oleaje. Excepto en el caso de fondo rocoso, para asegurar la estabilidad y la forma del talud es necesario construir una berma de pie que proteja adecuadamente el terreno, la cimentación y, además, proporcione apoyo a los mantos secundarios y principal. El dique en talud puede tener o no superestructura. Dependiendo de las características del oleaje incidente, en particular el peralte de la ola y el talud del manto principal, cuyo cociente define el número de Iribarren, el dique puede actuar tanto como parcialmente reflejante como disipativo. La transmisión de energía a sotamar del dique se puede producir por rebase de las olas por la coronación del espaldón y a través de la cimentación y cuerpo central del dique, pudiendo ser significativa en el caso de no cuidarse adecuadamente mediante la construcción de mantos que actúen de filtro del flujo de energía.

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1.45

EROM 02

Figura 2.11. Dique en talud tipología Irribaren

Con carácter general un dique en talud se puede construir para abrigar frente a cualquier régimen de oleaje: olas sin romper, rompiendo o rotas. Siempre que sea posible se recomienda utilizar piedra natural como elemento del manto principal y adoptando un ángulo del taludα, del lado de barlomar tal que se encuentre en el intervalo [1, 5 ≤ cot α ≤ 3, 0] . En su defecto, sin perjuicio de que puedan utilizarse otro tipo de piezas artificiales, se recomienda utilizar piezas cúbicas o ligeramente paralelepipédicas (a ∗ a ∗ 1, 3a ) de hormigón en masa. En este caso, se recomienda adoptar taludes con ángulos que cumplan

1.46

[1, 5 ≤ cot α ≤ 2, 0] . Para piezas artificiales

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EROM 02

de hormigón, cúbicas o paralelelpipédicas, se recomienda iniciar los tanteos de predimensionamiento “a inicio de avería” con un peso mínimo de la pieza en el intervalo:

W > ∼ 0, 020 3 γw Rs H * H * µH I , µ ≈ 1, 5, cot α Rs =

1, 3 ≤ µ ≤ 1, 7

1, 5 Ss γs 3 ; Ss = γw (Ss − 1)

donde H * es una altura de ola a pié de dique y en presencia de él16 representativos de un estado meteorológico de condiciones de trabajo extremas, h es la profundidad de agua a pie de dique17 y d es la altura de agua sobre la berma. Comentario. Para diques irrebasables y olas rompiendo en colapso o

⎛ ⎜⎝

en oscilación, se cumple que 1, 3 ≤ ⎜⎜µ =

H * ⎞⎟ ⎟ ≤ 1, 7 . H I ⎠⎟⎟

En cualquier caso es conveniente limitar la anchura de la berma de pié

lt tal que

lt 1 < para evitar que ésta provoque el peraltamiento de la Ld 20

ola. No obstante, la berma debe tener una anchura mínima para que apoyen en ella los mantos superiores y deje un sobreancho del orden de 2 - 3 piezas. Ld es la longitud de la ola sobre la berma, es decir a la profundidad d.

16

Es decir, considerando la modificación de las oscilaciones del mar por el área portuaria o litoral, diques, bocana, cambios de alineación, etc. (véase capítulo 4).

17

Esta profundidad debe ser simultánea y compatible con el estado de mar en el que se puede presentar la altura de ola

H * En su caso, es conveniente analizar más de un valor de la profundidad. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

1.47

EROM 02

Dimensiones de la superestructura Las dimensiones de la superestructura o espaldón pueden influir de manera notable en el modo de controlar el flujo de energía. Así, es posible encontrar diques en talud con una superestructura de pequeñas dimensiones y ubicado en un nivel en el que la acción del oleaje es despreciable, figura 2.12. En España, es habitual dimensionar el dique en talud con una superestructura de grandes dimensiones que controla una parte sustancial de la energía incidente; para facilitar su construcción se suele apoyar por encima de la bajamar, pudiendo, en ese caso, disponer de tacones o zarpas. El espaldón se suele coronar con un parapeto y botaolas. Si el espaldón se apoya por debajo de la bajamar, el dique rompeolas se asemeja a un dique mixto con manto de protección. Hasta la fecha, es raro encontrar espaldones construidos con paramento exterior inclinado, perforado, ranurado o con cámaras.

Figura 2.12. Dique en talud con camino de rodadura

En el caso de disponer de un espaldón, para que el dique sea “irrebasable” es recomendable que las cotas de coronación del manto principal y del espaldón medidas sobre el nivel del mar del cálculo, satisfagan las condiciones:

Ft > ∼ 0, 60 H* Fc > ∼ 1, 0 H*

1.48

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EROM 02

donde los francobordos del manto principal y del espaldón Ft y Fc respectivamente, están medidos en vertical con respecto al nivel del mar simultáneo y compatible con el estado de mar en el que se puede presentar la altura de ola H * (como una primera estimación se puede considerar

⎛ H ⎞ H * = 1, 5H I , de acuerdo con la recomendación 1, 3 ≤ ⎜⎜µ = * ⎟⎟⎟ ≤ 1, 7 ). ⎜⎝ H I ⎠⎟ Las dimensiones de las diferentes partes de un dique en talud, en particular la extensión del manto principal y la cota de apoyo del espaldón, pueden variar en un amplio rango para que, satisfaciendo los requisitos de proyecto, se optimicen la disponibilidad de materiales y los medios constructivos y los costes económicos. Dique en talud sin superestructura La ausencia de una superestructura da lugar a los diques rompeolas sin espaldón, figura 2.13. No es habitual en España la construcción de diques principales sin espaldón aunque es frecuente su utilización en contradiques y espigones. Para que el dique sea irrebasable es recomendable que la cota de coronación del manto principal satisfaga la condición:

Ft > 0, 9 H* medida en vertical con respecto al nivel del mar simultáneo y compatible con el estado de mar en el que se puede presentar la altura y el periodo de ola H * ; T , ( H * = 1, 5H I ). En el caso de que el dique sea rebasable, el flujo de energía transmitido a sotamar del dique depende de los valores

Ft H H , peralte de la ola * , altura de la ola * y H* L h B anchura de la coronación c . L relativos de francobordo

Esta tipología es la que habitualmente se emplea en la construcción de espigones perpendiculares a la costa para el control del transporte de sedimentos en la zona de rompientes en playas, o en las desembocaduras de los ríos, actuando también, en este caso, como espigones de encauzamiento, diques exentos para proteger de la acción del oleaje un tramo de Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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costa, etc. En general, estos espigones no llevan superestructura; en algunas ocasiones se coloca una placa de hormigón para facilitar el acceso sobre ellos. 2.2.3.4. Dique Berma Se caracteriza porque la parte central es una continuación de la cimentación y está formado por materiales granulares con una granulometría no uniforme que, en el ámbito marítimo, se conoce con el nombre de rip-rap. La geometría de la sección se asemeja a una “S tumbada” con la pendiente más suave alrededor del nivel medio del mar para provocar la rotura del oleaje. A continuación se describen brevemente tres de las tipologías posibles de diques berma.

Figura 2.13. Dique en talud sin superestructura

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Dique berma con núcleo y mantos El conjunto de la sección del dique, núcleo y mantos exteriores se construye con tamaños de piedra distribuidos según la misma curva granulométrica. El talud de la S es muy tendido al objeto de minimizar la desestabilización por la acción gravitatoria. El dique se puede deformar notablemente, experimentando las piezas alrededor del nivel medio grandes movimientos al igual que los granos de arena en un perfil de playa. Estos movimientos afectan su durabilidad. Su construcción requiere grandes cantidades de material.

Figura 2.14. Dique berma construido y deformado

En la figura 2.15 se representa un dique berma con un manto principal de escollera con tamaños seleccionados que satisfacen una determinada curva granulométrica tal y como se construye. Estos tamaños deben satisfacer la condición filtro para todos los tamaños de las capas adyacentes. Su movilidad frente a la acción del oleaje es más reducida que la de las Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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piedras del dique sin mantos aunque, excedido un estado de mar umbral, pueden experimentar grandes movimientos que modifican sustancialmente la geometría del dique y la aparición de las piedras del núcleo. Estos movimientos afectan a la durabilidad de la piedra, y su construcción, al igual que el dique sin mantos, requiere grandes cantidades de piedras, aunque en menor proporción que aquél. No es habitual en España construir estos tipos de dique berma debido a la cantidad de material que se requiere y el espacio que ocupa. Sin embargo, es habitual su utilización en diques provisionales en la fase de construcción abrigando cargaderos de mineral o creando “motas” de invernada.

Figura 2.15. Dique berma con mantos de escollera

Dique berma con piezas colocadas del manto principal (dique armado)

La figura 2.16 representa un dique berma con un manto principal formado por piedras naturales o artificiales de tamaño único colocadas con una determinada disposición para alcanzar un “armado” del talud. La geometría del perfil está formada por una poligonal con tres pendientes. La longitud de la poligonal central depende del peso de la pieza adoptado. En las condiciones de trabajo asociadas al estado de mar límite último, el dique es esencialmente disipativo y los flujos reflejado y transmitido son despreciables. El núcleo puede ser de cualquier material pero se debe garantizar el apoyo necesario para poder “colocar con la orientación prescrita” las piezas del manto principal. La parte superior de la poligonal se puede sustituir por una superestructura rígida, permeable y rugosa con la misma pendiente. Esta sección tiene estabilidad absoluta para toda altura de ola igual o inferior a la de cálculo.

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Figura 2.16. Dique en S con manto principal armado

2.2.3.5. Dique sumergido La cota de coronación de la superestructura permite definir si el dique es o no sumergido. Si ésta se encuentra por encima del nivel medio del mar de referencia se dice que el dique es emergido; en otro caso se denomina dique sumergido. En el primer caso la cota de la coronación se denomina francobordo, Fc ; en el dique sumergido la profundidad de agua sobre la cresta del dique se denomina profundidad de sumergimiento o de inmersión, identificada habitualmente en estas Recomendaciones por la letra d.

Fc > 0 0≤

d 0, 5 , actuando en este caso el dique como totalmente L

reflejante. El flujo de energía transmitida se incrementa rápidamente a medida que se reduce la profundidad relativa. Cuando

d ≈ 0,25 más de la L

mitad de la energía incidente es transmitida a sotamar del dique. En general, los diques flotantes son muy poco eficaces para el control de oleaje de periodo largo. La altura de ola a barlomar del dique H * depende de la disposición de los diques, bocana, cambios de alineación, etc. (véase capítulo 4, sección xx). Para una primera estimación se puede considerar que H * es el doble de la altura de ola incidente H I , por lo que para evitar que el dique sea rebasable deberá cumplirse que Fc > H I . No obstante, en la actualidad se han realizado algunas experiencias de obras de abrigo flotantes frente a estados de oleaje importantes, utilizando cajones de acero o de hormigón armado y pretensado como una solución en emplazamientos con condicionantes morfológicos o ambientales exigentes, figura 2.21.

Figura 2.21. Dique flotante de grandes dimensiones. Monte Carlo, Mónaco

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2.2.3.7. Diques de sección delgada y sistemas múltiples Cuando el oleaje no es importante, (del orden H I < 2 m y Tz < 7 s ) y no hay rotura de ola tal y como ocurre en el interior de dársenas, rías, estuarios y en mares confinados, se puede crear un área abrigada disponiendo diques de sección delgada, formados por pantallas de hormigón armado o de elementos prefabricados sujetos a pilotes, bloques de hormigón, etc. figura 2.22. Dependiendo de las características del oleaje a proteger, se puede sumergir la pantalla hasta una profundidad d, dotarle de ranuras, o que se extienda

Figura 2.22. Disposición de pantallas delgadas

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desde el fondo hasta una profundidad d sin emerger. En general, si no hay ranuras, la disipación es despreciable y la ecuación de conservación de la energía permite relacionar los coeficientes de reflexión y transmisión, figura 2.23

K R2 + KT2 = 1 Las presiones sobre la pantalla pueden transmitirse al terreno mediante pilotes que, en el caso de que el empuje horizontal cíclico sea importante, deberán ser inclinados.

Figura 2.23. Coeficientes de reflexión de una pantalla delgada

Comentario. Estas pantallas actúan principalmente como reflectores y el francobordo mínimo para que la pantalla sea irrebasable es Fc / H * ≈ 0, 5 donde H * = (1 + K R ) H I y K R depende de d / L Sistemas de pantalla múltiples Algunas veces es posible duplicar la pantalla, creando un cuerpo de agua confinado entre ellas, figura 2.22. Dependiendo de la distancia entre ellas y de la profundidad de cada una de las pantallas se puede conseguir un dique que actúa como un resonador perfecto para unos periodos y por tanto reflejando el máximo de energía pero transmitiendo toda la energía para otros periodos.

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Este efecto se puede reforzar construyendo secuencias periódicas de pantallas porosas con una anchura dada Λ . En estas condiciones el dique trabaja como un resonador Bragg, potenciando la reflexión para ciertos valores de k Λ y dejando pasar toda la energía incidente para otros, figura 2.24. Este tipo de diques son muy útiles para controlar la reflexión en los tanques de ensayo y la agitación producida por las estelas de los barcos en dársenas portuarias.

Figura 2.24. Sistema periódico de pantallas porosas

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Pantallas de pilotes y de elementos sumergidos Análogamente, se pueden crear estructuras porosas mediante hileras de pilotes, que disipan energía por fricción y fenómenos de generación de vórtices, estelas, etc, al mismo tiempo que una parte de la energía es reflejada y otra transmitida. La eficiencia de estas pantallas depende del número de hileras y la separación entre ellas que especifica la anchura relativa del campo de pilotes, B / L , y del diámetro D y la separación s entre pilotes en cada hilera, figura 2.25. En algunos casos no es estrictamente necesario que las pantallas porosas o los elementos que conforman el campo de obstáculos emerjan; basta con que formen una secuencia de elementos que al igual que las “barras sumergidas” en un perfil de playa. En estos casos su eficacia en reflejar energía puede ser notable. El principal inconveniente de estas tipologías múltiples es el carácter selectivo frente al periodo; para unos rangos de periodo se aproximan a la reflexión perfecta mientras que para otros permiten una transmisión casi total. 2.2.3.8. Otras tipologías En los apartados anteriores se han descrito las tipologías de diques de abrigo que habitualmente se construyen para crear áreas portuarias y litorales. No obstante, en la actualidad, las limitaciones ambientales al uso de materiales granulares, la temporalidad de muchas obras de abrigo y la especificidad de su función, conjuntamente con el notable avance del conocimiento, es posible concebir nuevas tipologías adaptadas a los requerimientos de proyecto. En estos casos es recomendable aplicar la metodología de trabajo descrita en los apartados anteriores y definir las partes y los elementos de la tipología y la función que desempeñan tanto para el control energético como para la estabilidad estructural, figura 2.26. 2.2.4. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LA TIPOLOGÍA Para seleccionar la tipología del dique de abrigo más adecuada a cada tramo se recomienda tener en cuenta los siguientes factores de adecuación de la tipología frente a, 1. Los agentes del medio físico, del terreno, de uso y explotación, de los materiales y de los métodos y procedimientos constructivos. 2. Los requerimientos de uso y explotación y a los condicionantes morfológicos, medioambientales, constructivos y de los materiales de mantenimiento, reparación y desmantelamiento existentes localmente. 3. La morfodinámica litoral, la calidad de las aguas y el entorno ambiental.

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Figura 2.25. Dique de pilotes de doble hilera. Bonanza, Sanlúcar de Barrameda, Cádiz

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Figura 2.26. Dique vertical poroso

En general, deberá optarse por la tipología más económica de entre las posibles que satisfagan los dos primeros criterios, siempre que se cumplan las exigencias ambientales establecidas en el tercero. Para dicha valoración económica deberán considerarse tanto la inversión inicial y los costes, en su caso, de los trabajos de mantenimiento y de reparación, como los efectos de los mismos en la operativa portuaria.

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Debido a las severas condiciones ambientales y climáticas en las que se encuentran los diques de abrigo, en general, suele ser mucho más económico adoptar tipologías estructurales robustas, simples y durables, que exijan el mínimo mantenimiento durante su vida útil y tengan fáciles procesos constructivos y, en su caso, de reparación. 2.2.4.1. Comportamiento frente a los agentes climáticos marítimos El comportamiento del dique frente a los agentes climáticos marítimos depende de su geometría y de la disposición de sus partes y elementos relativas a las características del oleaje, en particular el oleaje a pié de dique y en presencia de él, (es decir, teniendo en cuenta su mutua interacción, y si rompe, o no) y la profundidad de agua h. Obviamente, hasta que no se calculen los regímenes de los agentes climáticos en el emplazamiento y no se dimensionen la planta y alzado del dique, no se puede determinar aquel. Criterios de selección en función de los agentes climáticos En el cuadro 2.1 se recomienda la tipología más adecuada por su comportamiento frente al oleaje y la profundidad de agua caracterizados por

H *, L y h Cuadro 2.1. Tipología conveniente en función de los agentes climático

Tipología dique

Oleaje en presencia del dique

Profundidad (m)

En talud

todos

Vertical

no rotura

Mixto

no rotura

Berma

todos

0 ≤ h* < 35 − 45 15 ≤ h* < 40 − 50 20 ≤ h* < 60 − 80 0 ≤ h* < 35 − 40

Sumergido

todos

todas

Flotante y pantallas

pequeño, periodo corto, no rotura

todas

2.2.4.2 Comportamiento del terreno Un factor fundamental para la elección de la tipología es la adecuación del suelo marino para soportar los esfuerzos transmitidos por el dique y las oscilaciones del mar, es decir su: (1) compresibilidad, o capacidad de deformarse Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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variando su volumen al aplicar cargas de compresión en su superficie, (2) resistencia al esfuerzo cortante o capacidad del suelo de resistirse al deslizamiento relativo entre partículas adyacentes cuando es sometido a un esfuerzo de corte y (3) la capacidad de las partículas de fondo para permanecer en él en presencia de la dinámica marina. Roca y suelos granulares. Los fondos de roca, independientemente de su grado de deterioro, en general son aptos para recibir cualquier tipología de dique de abrigo. Los suelos y rellenos de materiales sueltos no cohesivos, arenas gruesas y gravas, son también aptos para recibir cualquier tipo de dique por poseer una alta permeabilidad, lo que les permite drenar el fluido intersticial con relativa facilidad cuando son sometidos a cargas cíclicas. Aun así, debe tenerse en cuenta el tiempo que necesita el suelo para expulsar el agua intersticial, en presencia de la obra, y que se puede crear un exceso de presión intersticial en el interior del suelo. Esta sobrepresión intersticial puede tener como consecuencia una variación en las tensiones efectivas del suelo. En suelos granulares flojos se deberá prestar especial atención a los efectos dinámicos asociados a los movimientos oscilatorios marinos por su posible licuefacción. Suelos cohesivos blandos. La resistencia al corte de los suelos con abundancia de fracción fina y muy fina, debido a su baja permeabilidad y, en general, a la elevada compresibilidad, está muy influenciada por las condiciones de drenaje, la velocidad de aplicación de la acción y la historia tensional del suelo. En estos casos será necesario estudiar la acumulación y el exceso de presión intersticial en el interior del suelo, ya que puede provocar una disminución en el módulo de rigidez del mismo si se trata de una arcilla NC, o su aumento si se trata de una arcilla SC. Este tipo de suelos no es el más adecuado para recibir cargas concentradas y controlar los asientos. Interacción suelo-dique. En cualquier caso se debe tener en cuenta que la presencia de la obra puede modificar las propiedades resistentes del suelo, así como los regímenes oscilatorios en el exterior e interior del mismo. Es conveniente evitar los diques verticales en suelos y rellenos cohesivos o de baja calidad, pues pueden producir una importante concentración de cargas y asientos diferenciales debido a la acción del oleaje, y requieren por ello una cimentación más resistente y menos deformable. Además, por su geometría y forma constructiva son impermeables al flujo, pudiendo modificar sustancialmente el patrón de drenaje del suelo y rellenos. Este efecto será más perjudicial cuanto menos permeable sea el terreno.

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Banquetas y rellenos. En general, los diques de abrigo se construyen sobre una cimentación formada por banquetas y materiales de relleno de granulometría gruesa y alta permeabilidad, que facilita el reparto de cargas y la liberación de presiones intersticiales ofreciendo una buena resistencia al esfuerzo cortante y una baja deformabilidad. En el caso de fondos de roca, se podrá enrasar con hormigón sumergido. Cuanto más apto sea el suelo para cumplir esta función menores serán los espesores de la cimentación necesarios; si el suelo satisface los requisitos geotécnicos (ROM 0.5), excepto en condiciones de grandes profundidades, los espesores de las banquetas y los rellenos serán los estrictamente necesarios para homogeneizar y enrasar los apoyos y las cimentaciones. Erosión superficial. La erosión del suelo superficial depende esencialmente de su composición y granulometría, y del régimen oscilatorio superficial y profundo. La presencia de la obra modifica sustancialmente este régimen, por lo que, en general, excepto en el caso de roca, es necesaria la protección del suelo frente a la erosión, independientemente de la tipología. Criterios de selección en función de las propiedades del terreno De acuerdo con estos comentarios generales, las tipologías de dique más recomendables en función de las características del terreno se recogen en el cuadro 2.2: Cuadro 2.2. Tipología más adecuada en función de las propiedades del terreno

Tipo de suelo

Tipología

roca granulares flojos granulares duros cohesivos blandos o rellenos de baja calidad rellenos homogéneos y permeables

todas algunas todas evitar diques verticales todas

2.2.4.3. Idoneidad frente a los condicionantes morfológicos La combinación de la disponibilidad de espacio en planta, las pendientes del terreno y los calados naturales existentes en la localización de la obra puede condicionar su tipología. En general los diques, salvo los flotantes o los verticales construidos mediante pantallas o recintos, ocupan mucha superficie en planta (especialmente en calados importantes) bien Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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por ellos mismos, bien por la necesidad de disponer grandes banquetas de cimentación, por lo que no son adecuados en zonas con limitación de espacio o afección a los fondos marinos. Por otra parte dichas soluciones tampoco son convenientes cuando la pendiente del terreno natural es grande y la calidad del terreno exige la realización de dragados muy importantes. En general, los diques verticales requieren menor volumen de materiales de préstamo cuando la obra de abrigo deba construirse en una zona de calados importantes (> 25m) 2.2.4.4. Idoneidad frente a los condicionantes de los materiales y procesos constructivos La disponibilidad de materiales en todas y cada una de las fases de proyecto, tanto en cantidad como en calidad, así como los medios constructivos, marítimos y terrestres, condicionan de forma importante la decisión sobre la tipología de dique de abrigo. Materiales de préstamo. La falta de todo uno de cantera para el núcleo, de piedras para las escolleras de los mantos interiores y, en su caso, del principal, descarta, en la práctica la construcción de un dique del tipo granular, en talud o berma. Por el contrario, la existencia de ellos en las proximidades de la obra, prácticamente deciden su selección, excepto si las profundidades son muy grandes, h > 40 − 50 m o no hay medios constructivos adecuados. Cajones prefabricados: dimensiones. Cuando por razones constructivas o ambientales los diques en talud son inadecuados, una solución conveniente puede ser el dique vertical construido con cajones prefabricados, transportados hasta el emplazamiento y fondeados en su ubicación, o dique mixto con cota de enrase del cajón tal que permita su fondeo. Las dimensiones de los cajones prefabricados han crecido considerablemente en los últimos años. En la actualidad se está trabajando con dimensiones máximas de cajón del orden de 60 m de eslora, 40 m de manga y 35 m de puntal en transporte. Para fondear estos cajones es necesario que no se superen ciertos valores umbral de los agentes climáticos, marinos y atmosféricos, los cuales dependen de las dimensiones del cajón, del confinamiento de las aguas y, sobre todo, de los medios utilizados para el control y el desarrollo de la operación, por lo que su uso puede incidir en los plazos de construcción en función de las ventanas climáticas disponibles a lo largo del año. Los valores umbral dependen de las dimensiones y del desplazamiento del cajón. Para esloras del cajón del

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orden de ∼ 25 m y medios de fondeo habituales, unos valores indicati<

vos de sus órdenes de magnitud son H s ≈ 1 m y Tp ∼ 9 s Capacidad y dimensiones de la grúa. Las dimensiones de las piezas y su disposición en el manto principal, berma y morro son condicionantes también de la tipología, pues definen las dimensiones de la grúa, su capacidad de izada y brazo. Estas dimensiones condicionan a su vez la anchura de avance en la coronación del dique para poder proceder al suministro y la colocación de las piezas, sin perjuicio del resto de las unidades de obras. En España es habitual disponer de grúas hasta 4000 t ⋅ m y suele ser necesario contratar o construir grúas especiales cuando se requiere un tamaño mayor, p.ej. 7500 t ⋅ m . En la actualidad, la capacidad de izada y lanzamiento supera las 10000 t ⋅ m , figura 2.27, Vertidos desde gánguil. En general, salvo áreas marítimas con mar bravío, los vertidos desde el mar con gánguiles u otros medios adecuados no suelen ser limitativos en la selección de la tipología. En los casos en que se necesite verter grandes volúmenes de materiales, se deberá considerar que durante la construcción de la obra, haya un área abrigada que actué de zona de cargadero, refugio y de conservación. El volumen de materiales que habitualmente maneja un gánguil se encuentra en el intervalo 600 − 1200 m 3 . El estado de oleaje condiciona la operatividad y la precisión de los vertidos por gánguil. La relación entre la eslora del gánguil y la longitud de ola es un buen indicador de su respuesta oscilatoria. La experiencia indica que, tanto el vertido lateral como el vertido por fondo requieren que los estados de oleaje satisfagan la condición H s < 2, 5 m , dependiendo de las técnicas de posicionamiento, precisión requerida y tipo de material. Paradas forzosas y esperas constructivas. Finalmente, en la construcción de cualquier obra marítima es necesario tener en cuenta la necesidad de paradas “técnicas” en las que la sección no está finalizada pero se puede ver sometida a la acción de los agentes climáticos, para la cual no está preparada. Estas esperas pueden ser previstas, p.ej paradas invernales, o imprevistas, p.ej. por la presentación de un temporal. Dada la información meteorológica disponible estas últimas hacen referencia a que el contratista tiene un tiempo pequeño de respuesta. En ambos casos es necesario preparar la obra con un refuerzo provisional para resistir la acción marina sin daños relevantes o con daños acotados. Algunas tipologías son Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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más aptas para realizar estas acciones preventivas que otras. En general, la protección temporal de un dique granular es fácil, con bajo coste y de recuperación rápida. Por el contrario, los diques vertical y mixto, especialmente éste, no tienen una protección sencilla, tanto del cuerpo central como de la cimentación.

Figura 2.27. Diagrama de capacidad de izada y anchura en la base de grúas

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La protección prevista es a todos los efectos un morro provisional cuyo comportamiento hidrodinámico es análogo al de un morro definitivo. En consecuencia, aunque sea provisional, se recomienda que para su dimensionamiento y construcción se consideren el apartado específico de morros del capítulo de diques en talud. Antes de iniciar la obra se deben especificar los estados de oleaje umbrales para los cuales no es recomendable continuar con la construcción, en función de los medios constructivos, la disponibilidad de materiales, el estado de la obra y de los elementos y partes a proteger. Equipos constructivos. No es conveniente elegir soluciones que hagan imprescindible la utilización de equipos exclusivos o de muy reducida disponibilidad. Por el contrario, son recomendables soluciones simples con un alto grado de .flexibilidad de aplicación de diferentes procedimientos constructivos que puedan adaptarse a la experiencia y recursos disponibles de las empresas constructoras. En aquellos casos en que sea necesario reducir al máximo los plazos de ejecución, este aspecto puede condicionar decisivamente la elección de la tipología, la cual dependerá fundamentalmente de circunstancias locales: disponibilidad de materiales y medios constructivos, así como de la experiencia y productividad asociadas a los mismos. Criterios de selección en función del volumen de material y los procesos constructivos De acuerdo con estos comentarios generales, las tipologías de diques más recomendables frente a los condicionantes de los materiales y los procedimientos constructivos se recogen en el cuadro 2.3. Cuadro 2.3. Tipología más adecuada en función del volumen de material y los procedimientos constructivos Tipología En talud Vertical Mixto Berma Sumergido Flotante Pantallas

Vol. préstamo

Medios constructivos

Adaptabilidad a paradas constructivas

muy grande carga, vertido; grúa importante pequeño fondeo cajón y vertido grande carga, vertido; grúa y fondeo muy grande vertido y grúa según objetivo vertido nulo flotantes e hinca nulo flotantes e hinca

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posible difícil muy difícil posible posible posible posible

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2.2.4.5. Idoneidad frente a los requerimientos climáticos durante el uso y explotación En este apartado se analiza la idoneidad de la obra para controlar el flujo de energía incidente y sus implicaciones durante el uso y explotación del área portuaria. El reparto del flujo de energía incidente del oleaje en flujos reflejado, transmitido y disipado puede ser indicativo de la influencia que una u otra tipología puede tener en el uso y la explotación. En general, la solución ideal es que el flujo incidente sea totalmente disipado por el dique. Esta situación no se alcanza con ninguna de las tipologías actuales de diques de abrigo. En general, cuanto menor sea la energía disipada y mayores sean los flujos de energía reflejada y transmitida, mayores pueden ser las interferencias de las oscilaciones del mar con el uso y la explotación, bien a barlomar en canales de acceso y bocanas haciendo más complicada la navegación, bien aumentando la agitación en el interior del puerto por rebase o por transmisión a través del dique. El dique vertical, excepto por rebase es que el menos energía transmite a través del cuerpo central y es el que más energía refleja. Los diques en talud y berma son los que menos energía reflejan y los que más disipan, transmitiendo en general poca energía excepto por rebase. El dique mixto tiene un comportamiento intermedio entre los diques granulares y el vertical. La funcionalidad del dique flotante depende de su calado relativo con respecto a la longitud de onda. Si éste es el adecuado la mayor parte de la energía incidente es reflejada; por el contrario si el calado es insuficiente la mayor parte de la energía es transmitido a sotamar. Tramo de la obra. Es importante tener en cuenta la función principal de cada uno de los tramos de obra y la repercusión que en dicha función tienen los mecanismos predominantes de interacción de la obra y las oscilaciones del mar. A este respecto, debe ser objeto de especial consideración la influencia en el acceso al área abrigada de la energía radiada desde los cambios de alineación y la bocana y los flujos de energía reflejada desde las diferentes alineaciones de la obra. Criterios de selección frente a los requerimientos climáticos en el uso y la explotación De acuerdo con estos comentarios generales, las tipologías de diques más recomendables frente a los requerimientos de uso y explotación se recogen en el cuadro 2.4. 1.72

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Cuadro 2.4. Tipología más adecuada en función de los requerimientos climáticos en el uso y la explotación

Tipología

Partición de la energía

En talud

disipación y reflexión

Vertical

reflexión

Mixto

disipación y reflexión

Berma

disipación

Sumergido

disipación, reflexión, transmisión

Flotante

reflexión y transmisión

Pantallas

reflexión y transmisión

2.2.4.6. Idoneidad frente a los requerimientos de conservación, reparación y desmantelamiento Durante la fase de selección de la tipología del dique de abrigo es importante analizar los costes de conservación necesarios para asegurar la durabilidad de la obra a lo largo de su vida útil, los costes de reparación considerando en el proyecto la posibilidad de que se produzca un cierto nivel de daños reparables en la fase de servicio, y finalmente los costes de desmantelamiento y restauración del litoral. Conservación. La posibilidad y el coste de conservación están relacionados con el número de elementos que forman cada una de las partes del dique, ya que el número de posibles modos de fallo y de transiciones entre elementos y partes (zonas débiles) depende de aquel número. El dique vertical es el que menos elementos puede tener, mientras que los diques en talud con espaldón y mixto son los que tienen más elementos y transiciones entre ellos. Reparación. La posibilidad de reparación depende de la importancia del modo de fallo en la estabilidad global de la obra, de la posible correlación (concatenación, inducción o colapso progresivo) entre modos de fallo, del tiempo de reparación y de las condiciones de operatividad una vez ocurrido el fallo. En general, los diques granulares, en talud y berma ofrecen una mayor resistencia a la destrucción aunque la reparación del modo de fallo principal, extracción de piezas del talud, suele ser lenta y requiere los mismos medios constructivos utilizados en la construcción por lo que Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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suele ser costosa. Sin embargo, en general, la operatividad del área portuaria o litoral no suele quedar muy afectada. Por otra parte, los modos de fallo vuelco o deslizamiento completo del dique vertical tienen serias dificultades para su reparación y en general debe procederse a su desmantelamiento para reconstruir la sección. En estas condiciones es probable que se reduzca significativamente la operatividad del área. Desmantelamiento. No es práctica habitual el desmantelamiento de grandes diques de abrigo, por lo que la experiencia es escasa y de difícil evaluación. En particular, el desmantelamiento de los diques granulares es complicado por la cantidad de material que los forman, y la mayoría de las veces difícil por la precariedad durante su realización. La secuencia de los trabajos durante el desmantelamiento de las diferentes partes desempeña un papel esencial en la seguridad de la obra. A priori parece que el reflotamiento de un cajón, una vez liberado de la losa superior y el vaciado de las celdas, es una tarea viable. Criterios de selección en función de la conservación, la reparación y el desmantelamiento De acuerdo con lo anterior, las tipologías por su idoneidad frente al mantenimiento, la reparación y el desmantelamiento satisfacen las siguientes condiciones, cuadro 2.5. Cuadro 2.5. Tipología más adecuada en función de la conservación, la reparación y el desmantelamiento

Tipología

Conservación

Reparación

Interacción

Desmantelamiento

En talud

factible

lenta, cara

alta

complicado, difícil

Vertical

compleja

rápida, cara

baja

sencillo

Mixto

compleja

lenta, cara

baja/media

complicado, difícil

Berma

sencilla

lenta

alta

complicado

Sumergido

sencilla

rápida

baja

sencillo

Flotante

sencilla

rápida

alta

muy sencillo

Pantallas

sencilla

rápida

alta

sencillo

1.74

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2.2.4.7. Idoneidad frente a los requerimientos ambientales La construcción de un dique de abrigo puede provocar alteraciones significativas del entorno terrestre y marítimo relacionadas con la apertura y explotación de canteras, el transporte y vertido de materiales de construcción, o con la remoción y vertido de productos de dragado pudiendo, en su caso, condicionar la selección de tipologías que necesiten grandes volúmenes de materiales de préstamo o realizar grandes volúmenes de dragado hasta alcanzar niveles de cimentación competentes. El dique vertical, salvo cuando requieren importantes volúmenes de dragado o sustitución, es una de las tipologías que tiene un menor impacto ambiental. En general, los diques flotantes producen un impacto ambiental pequeño; no obstante se debe analizar su efecto en la morfodinámica litoral que, en algunas ocasiones, puede llegar a ser significativo. Por otra parte, la construcción de un área portuaria o litoral interacciona con el litoral modificando los procesos morfodinámicos y la calidad de las aguas litorales. La magnitud de la modificación depende principalmente de la forma en planta del área y del grado de abrigo frente al oleaje. Alteración del sistema circulatorio. La forma en planta modifica el patrón de las corrientes mareales y oceánicas y las características del oleaje, principalmente, altura y dirección. La consecuencia es que, al alterar su principal mecanismo generador, se modifican sustancialmente los sistemas circulatorios del litoral. Alteración del transporte de sedimentos y sustancias. Si bien el oleaje es el principal mecanismo movilizador del sedimento del fondo, no tiene por qué ser el principal mecanismo de transporte de sedimentos y sustancias que, en el medio marino, se debe principalmente al sistema circulatorio. Un área abrigada genera amplias zonas de intensificación y amortiguamiento de la dinámica marina, y, en consecuencia, altera sustancialmente los procesos de erosión, transporte y depósito de sedimentos y sustancias. En general, todas las tipologías producen efectos parecidos, aunque las más reflejantes intensifican y difunden más ampliamente este efecto con respecto a las más disipativas. En los suelos de arena se pueden producir barras paralelas a la línea de crestas que se propagan radialmente al morro del dique formando “lentejones” de arena; este efecto es tanto más relevante cuanto mayor es la reflexión del oleaje en el dique.

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Efectos de la porosidad de las partes de la obra. La porosidad de algunas partes de las diferentes tipologías puede dar lugar a algunas diferencias relevantes. En concreto, los diques granulares pueden actuar como sumideros de arena, colmatando los mantos y alterando significativamente la profundidad a pie de dique. Los diques verticales pueden actuar como barreras impermeables y, por tanto de retención de la arena, produciendo cambios en la profundidad pero de más fácil dragado que los casos de los diques granulares. Por otra parte, la porosidad tiene aspectos beneficiosos al aumentar la oxigenación de las aguas y ofrecer nichos ecológicos a multitud de especies. Criterios de selección en función de los requerimientos ambientales De acuerdo con lo anterior, la idoneidad de las tipologías frente a los requerimientos ambientales se pueden ordenar de acuerdo con el cuadro 2.6, Cuadro 2.6. Tipología más adecuada en función de los requerimientos ambientales

Tipología

Volumen de materiales

Interacción con el entorno

Oxigenación agua nichos ecológicos

En talud

grande

significativa

alta-muchos, diversos

Vertical

pequeño

significativa

baja-pocos

Mixto

intermedio

significativa

media-algunos

Berma

máximo

significativa

alta-muchos

Sumergido

según objetivo

significativa

alta

Flotante

mínimo

poco significativa

baja-algunos

Pantallas

mínimo

significativa

baja

2.3. BASES DE CÁLCULO DE DIQUES DE ABRIGO El dimensionamiento de un dique de abrigo se fundamenta en su comportamiento e interacción en planta y alzado con los agentes de proyecto: gravitatorios, del medio físico, terreno, uso y explotación, materiales y los derivados de los procesos constructivos, y se concreta en los modos de fallo y parada. A partir del estudio del comportamiento de la obra se pueden describir y clasificar según su origen las distintas formas o mecanismos que conducen 1.76

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al fallo o parada operativa de la obra, o “modos de fallo o parada”, en función de los agentes de proyecto preponderantes en el fallo o parada operativa. Los cálculos que se realicen para verificar que en cada uno de los modos de fallo se cumplen los requisitos de proyecto respecto a la fiabilidad, funcionalidad y operatividad en todas las fases y estados de proyecto, deben encuadrarse siempre que sea posible dentro del procedimiento general de cálculo conocido como “método de los estados límite” (Ver ROM 0.0), que consiste en comprobar los distintos modos de fallo o parada solamente en aquellos estados de proyecto que se espera representan situaciones límite desde el punto de vista del comportamiento resistente (estados límite últimos, ELU ), formal (estados límite de servicio, ELS) y de uso y explotación (estados límite operativos, ELO). Comentario. Una vez determinados los estados de respuesta estructural y formal de las obras, éstas se podrán verificar considerando los estados límite últimos o los estados límite de servicio. En el primer caso, los modos de fallo ocurren de forma definitiva, y están relacionados con los estados extremos o manifestaciones extremas de los agentes; la ecuación de verificación proporciona información sobre si ocurre o no el fallo pero no indica, en caso de presentarse, su magnitud. En cualquier caso, producido éste será necesario reparar para recuperar los requisitos de proyecto. En el segundo caso, la ecuación de verificación frecuentemente informa de cómo la obra o el elemento pierde uso y explotación y, en consecuencia, sus propiedades estructurales y formales debido a la presentación de estados límite cuyos descriptores toman valores superiores a un cierto umbral. Por tanto, este análisis proporciona la información necesaria para tareas de conservación y, en su caso, de reparación para mantener o recuperar los requisitos de proyecto. Desgraciadamente, existe aún poca información para verificar los procesos de comportamiento de las obras, el terreno y el entorno. 2.3.1. ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LA OBRA Y SUS TRAMOS A estos efectos, se considerarán los siguientes comportamientos de la obra de abrigo y de cada uno de sus tramos, considerando tanto el análisis en planta como en alzado,

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ƒ Comportamiento hidráulico y comportamiento frente a otros agentes del medio físico ƒ Comportamiento estructural ƒ Comportamiento geotécnico ƒ Comportamiento derivado de los procesos constructivos ƒ Comportamiento morfodinámico ƒ Comportamiento ambiental: evaluando la incidencia de la obra de abrigo en diversos parámetros de calidad ambiental, como la calidad de las aguas en el entorno portuario y litoral, de acuerdo con la Directiva Marco del Agua y las especificaciones de la ROM 5.1. Comentario. El estudio del comportamiento hidráulico, geotécnico, estructural, morfodinámico y ambiental del área abrigada y del dique de abrigo, terreno y entorno litoral es consustancial con el proceso de proyecto. Se recomienda que de él se interpreten las respuestas estructural, formal y operativa y, por tanto, se definan y caractericen los modos de fallo y parada y sus correspondientes ecuaciones de verificación. El alcance del estudio dependerá de si se realiza para el predimensionamiento, anteproyecto o proyecto de construcción. Una revisión de los fundamentos teóricos del comportamiento de las obras frente a la dinámica marina se encuentra en un anejo del capítulo 4. 2.3.1.1. Comportamiento frente a los agentes del medio físico Se analizará el comportamiento de la obra frente a los agentes climáticos atmosféricos y marinos, entre estos últimos, las oscilaciones del mar, los agentes sísmicos, biogeoquímicos y térmicos. Comportamiento frente a las oscilaciones del mar Se evaluará la capacidad de reducir y la eficiencia energética de la obra de abrigo frente a las oscilaciones del mar, así como su rebasabilidad, los regímenes de presiones y subpresiones, y la operatividad del área portuaria o litoral protegida o abrigada. Esto se podrá analizar en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia. En el primer caso se determinarán los regímenes del conjunto de oscilaciones del mar (regímenes oscilatorios) incluyendo las de corta, media y larga duración en el emplazamiento. Para el segundo se determinarán los espectros frecuenciales asociados a los estados de mar y el nivel medio del mar. Ambas descripciones serán representativas de las condiciones de trabajo extremas y normales operativas.

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Realizado un predimensionamiento de la planta y el alzado de la obra y de cada uno de sus tramos, se obtendrán de nuevo los regímenes oscilatorios y los espectros frecuenciales en presencia de la obra, de acuerdo con lo recomendado en el capítulo 4. A partir de ellos se determinará, para cada tramo, el régimen oscilatorio a barlomar, a pie de sección y a sotamar según se recomienda en los apartados correspondientes y se evaluarán: la eficiencia energética, el rebase y las acciones, presiones y subpresiones en la obra y el terreno. Cuando la respuesta estructural de alguna parte o algún o algunos elementos de la sección sea oscilatoria, se recomienda incluir un estudio del comportamiento dinámico de la obra. Se seguirán las recomendaciones incluidas en apartados específicos de esta ROM, así como en la ROM 0.3 y en la ROM 0.4, correspondientes a las acciones producidas por el oleaje y otras oscilaciones del mar, y por el viento. Comentario. Mediante el análisis de la eficiencia energética se cuantifica la capacidad de las obras para hacer frente a la energía de los agentes climáticos tales como reflexión, disipación y transmisión. La “rebasabilidad” cuantifica la capacidad para controlar los volúmenes de rebase y su frecuencia temporal. Las acciones y respuestas proporcionan la información necesaria para comprobar la permanencia estructural y formal de las infraestructuras proyectadas. Comportamiento frente el sismo Cuando la probabilidad de ocurrencia de sismos o maremotos no sea despreciable, se recomienda analizar la respuesta del conjunto suelo-dique de abrigo considerando lo dispuesto en la Normativa vigente. Según los casos y el emplazamiento de la obra, se determinará el régimen extremal del agente sísmico en el emplazamiento, y a partir de él se definirán los espectros frecuenciales y las correspondientes series temporales de aceleraciones representativas de las condiciones de trabajo excepcionales, extremas y operativas normales. De acuerdo con la ROM 0.0, se prescribirá la simultaneidad y la compatibilidad del agente sísmico con los agentes climáticos, atmosféricos y marinos, en particular la presentación de maremotos. Este estudio se adecuará a lo recomendado en los apartados específicos dedicados a cada tipología en estas Recomendaciones y en la específica de acciones sísmicas.

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2.3.1.2. Comportamiento estructural Se evaluará la estabilidad, la capacidad portante y de deformabilidad de los materiales que forman los distintos elementos que constituyen la sección de la obra de abrigo, frente a los agentes de proyecto. Se seguirá lo recomendado en las normas e instrucciones nacionales e internacionales correspondientes a los diferentes materiales (EHE, EHP, EAE, Norma de Escolleras UNE-EN 13383-1/AC, Eurocódigos), en la ROM 0.1 y en la sección 3.5.1 de estas Recomendaciones. 2.3.1.3. Comportamiento frente al terreno Se evaluará la capacidad portante y deformabilidad del terreno y de la sección de la obra de abrigo teniendo en cuenta las oscilaciones del mar y otros agentes del medio físico. En aquellos casos en los que el comportamiento del terreno esté afectado significativamente por las oscilaciones del mar, se evaluarán las tensiones, deformaciones y presiones intersticiales en el terreno, la cimentación y los rellenos, teniendo en cuenta las diferentes escalas temporales y espaciales del terreno (drenada y no drenada) y su dependencia de las condiciones oscilatorias existentes en presencia de la obra, siguiendo lo recomendado en los apartados específicos en la ROM 0.5 y esta ROM 1.1. En estos casos se puede caracterizar el estado meteorológico por descriptores espectrales o estadísticos, o por alturas y periodos de ola representativos de las condiciones de trabajo operativas normales y extremas. Siempre que sea posible, se recomienda evaluar el estado geotécnico del terreno, tensiones y deformaciones, por técnicas adecuadas considerando series temporales de las oscilaciones del mar que, en caso de secciones con geometría complicada, deberán ser contrastadas con estudios experimentales. 2.3.1.4. Comportamiento derivado de los procesos constructivos Se evaluará la incidencia que tienen los procesos y procedimientos constructivos en los comportamientos geotécnico, estructural y frente a los agentes del medio físico de la obra de abrigo. Se seguirá lo recomendado en la ROM 0.1 y en los apartados específicos dedicados a cada tipología en estas Recomendaciones.

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2.3.1.5. Comportamiento morfodinámico Se evaluarán los procesos litorales, la estabilidad del fondo marino, el desarrollo de formas de lecho de diferentes escalas espaciales y la evolución de la línea de costa. Se cuantificarán los posibles impactos que la obra puede producir en el entorno y en particular el entorno litoral, siguiendo lo recomendado en los apartados específicos de esta ROM y en las ROM 5.0 y 5.2. Se recomienda evaluar, al menos, los siguientes procesos de interferencia de la obra con el entorno: (1) morfodinámica del lecho marino y desarrollo de formas de lecho de pequeña, media y gran escala, (2) procesos litorales y (3) evolución de la costa en la vida útil (siguiendo lo que se recomiende en su momento en la próxima ROM 5.2). En su caso, se debe prever la posible evolución de la línea de costa y proponer las medidas correctoras necesarias para evitar variaciones bruscas locales y alteraciones temporales significativas en el litoral durante las distintas fases de proyecto. A tal efecto se podrán aplicar modelos adecuados a la zona en estudio y evaluar la incertidumbre del cálculo. Extensión espacial de la evaluación La evaluación de la interacción de la obra y de cada uno de sus tramos con el litoral se extenderá hasta donde la presencia de la obra altere significativamente los agentes del medio físico. Comentario. La presencia de la obra altera los regímenes oscilatorios de la dinámica marina modificando la magnitud y, en su caso, la dirección, de los descriptores de estado y de las variables básicas. En este análisis es importante considerar la transformación de las oscilaciones del mar por la presencia de la obra, por reflexión y radiación, en particular, la altura de ola y la dirección de propagación. En general, además, esta modificación afecta los gradientes espaciales y temporales que son los “motores” de los procesos litorales y de la difusión-advección de las sustancias. La expresión “alterar significativamente” se deberá aplicar tanto al valor del agente como a sus gradientes espaciales y temporales. 2.3.1.6. Comportamiento ambiental Se evaluará la incidencia de la obra de abrigo en diversos parámetros de calidad ambiental, como la calidad de las aguas en el entorno portuario y litoral, de acuerdo con la Directiva Marco del Agua y las especificaciones de la ROM 5.1. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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Se recomienda evaluar, al menos, la circulación de las aguas, los procesos de difusión-advección de sustancias, y la evolución espacial y temporal de la calidad de las aguas en el área abrigada o protegida y en el entorno portuario y litoral, hasta donde la presencia de la obra no altere19 significativamente los agentes del medio físico, siguiendo lo recomendado en la ROM 5.1 y en la DMA20. 2.3.2. DESCRIPCIÓN DE LOS MODOS DE FALLO Y PARADA Se define como modo de fallo o parada la manera, forma o mecanismo en que puede producirse el fallo o la parada operativa y, en general, se describe y caracteriza en un estado límite. Para cada tipología de dique de abrigo se considerarán, al menos, el conjunto de modos de fallo y de parada operativa descritos en los diagramas de fallo o parada incluidos en los apartados específicos. Siempre que sea posible se procurará que este conjunto sea completo y de modos mutuamente excluyentes21. Cuando no sea posible y el conjunto completo contenga modos que no son mutuamente excluyentes, se deberá especificar si éstos son dependientes o independientes22 en sentido estadístico. Para construir los diagramas de fallo y parada, y para describir los modos se podrán tener en cuenta los siguientes aspectos. Dominio espacial Se describirá la zona en la que ocurre o a la que afecta el fallo o la parada, distinguiendo, entre otros, el conjunto de la sección, sus partes23, elementos y subelementos, y el entorno, especificando si afecta a la morfodinámica litoral, la calidad del agua o el ecosistema litoral.

19

Para la delimitación de la zona de afección deben aplicarse los criterios recomendados en el apartado anterior en consonancia con el Comentario.

20

DMA: Directiva Marco del Agua publicada en DO L 327 de 22/12/2000 y ratificada por el Reino de España.

21

completo y mutuamente excluyente de modos significa que la ocurrencia de un modo excluye la ocurrencia de otro u otros y que con él, mediante las operaciones de unión, intersección

22

Dos modos que no son mutuamente excluyentes son independientes en sentido estadístico, si su probabilidad conjunta es igual al producto de sus probabilidades marginales. En otro caso son dependientes.

23

Las partes de la sección se describen en el apartado 2.2.1

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Se considerará que un modo se adjudica a la sección cuando afecta a dos o más de sus partes. Se considerará que el modo se adjudica a una parte o a un elemento cuando afecta a dos o más elementos o a dos o más subelementos, respectivamente. Mecanismo Se describirá el mecanismo o forma en que se produce el fallo o la parada, evaluando su importancia y sus consecuencias para la seguridad, el servicio, y el uso y la explotación. Comentario. Los modos de fallo de un dique vertical se presentan en el siguiente organigrama y un esquema de los modos de fallo de origen hidrodinámico

Figura 2.28. Organigrama de los modos de fallo de un dique vertical

Agentes predominantes y otros agentes Se indicarán los agentes predominantes y otros agentes que pueden participar en el desencadenamiento y evolución del modo. Se clasificarán por su origen y se analizará su interdependencia.

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Dominio temporal Se describirá el intervalo de tiempo en el que puede producirse el modo. Éste, en general, será el estado (meteorológico, geotécnico, etc...) que por aplicación del método se considera un estado límite de proyecto. Es importante definir en el estado los descriptores de los agentes, por ejemplo, altura de ola significante, periodo medio, dirección media y duración. En cada caso se adscribirá la ocurrencia del modo a un estado límite, último, de servicio o de parada operativa, analizando en qué condiciones de trabajo puede presentarse. Además, se analizará su posible adscripción a más de un estado límite.

Figura 2.29. Esquema de los modos de fallo adscritos a ELU de un dique vertical

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Forma de verificación La ocurrencia o no del modo de fallo o parada operativa durante un determinado estado se puede verificar mediante la resolución de la correspondiente ecuación de verificación. En ella se establecen las relaciones funcionales entre los diferentes factores de proyecto que definen la condición del fallo o la parada operativa. En general, esta ecuación es una ecuación de estado y es habitual poder verificar un modo con más de una ecuación. Se analizarán las ecuaciones de verificación que pueden evaluar el modo de fallo o parada, detallando: (1) formato; (2) campo de validez, analizando su fundamento, teórico, experimental o numérico, y su rango de aplicación; (3) intervalo de tiempo en el que se aplica que, en general, será el estado; (4) factores de proyecto y sus variables básicas y descriptores; (5) términos de la ecuación especificando si se consideran deterministas o aleatorios, permanentes o no permanentes, y favorables o desfavorables; (6) criterio de fallo o parada; y (7) normas, reglamentos y recomendaciones que deberán observarse en la verificación del modo. Cuando no se disponga de una ecuación de verificación apropiada, la verificación del modo se hará recurriendo a técnicas numéricas o experimentales contrastadas. En la aplicación de estas técnicas se deberá observar el mismo procedimiento de verificación, en particular en la valoración de la incertidumbre de los datos de entrada y salida, y de la propia técnica, sea numérica o experimental, en el laboratorio o in situ. Consideración como modo principal Se analizará si el modo es o no principal, o las posibles actuaciones encaminadas a reducir su contribución como modo principal a la probabilidad de presentación. Siempre que sea posible, este análisis se apoyará en la optimización económica de la obra, evaluando las consecuencias en los costes de construcción, conservación y reparación, y se tenderá a favorecer la consideración del modo como no principal, siempre que se pueda alcanzar esa situación con ligeros incrementos de la geometría y las propiedades mecánicas del elemento o parte de la obra. Observación y seguimiento del modo Se detallarán las posibles técnicas de observación y seguimiento del modo o de su ocurrencia, indicando los umbrales de reparación y, en el caso de los modos de parada, los umbrales de parada.

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Dependencia e independencia estadística Se analizará si la ocurrencia del modo excluye la ocurrencia de los restantes modos. En este caso los modos son mutuamente excluyentes y la intersección de ambos sucesos es el conjunto vacío. En otro caso el modo no es mutuamente excluyente y podrá ser estadísticamente independiente o dependiente 24 de los otros modos. Entonces el conjunto de modos para ser completo deberá incluir los modos individuales, el suceso formado por la intersección de modos y el suceso no fallo. En algunas tipologías podrá ser conveniente, además, analizar la posible evolución hacia un colapso progresivo. Este análisis se hará teniendo en cuenta su correlación a través de los agentes simultáneos o de la respuesta estructural y formal, indicando si el modo es inducido o puede actuar como inductor. Comentario. La interdependencia (exclusión y dependencia estadística) de los modos es una línea de investigación abierta en la que se debe trabajar para que las obras marítimas sean más fiables, funcionales y operativas con un coste total óptimo. En el estado actual del conocimiento, con carácter general no se dispone de ecuaciones de verificación que permitan analizar la dependencia recíproca de los modos de respuesta. Se puede realizar un análisis primario considerando los agentes comunes que intervienen en cada uno de los modos y estudiar, mediante sus respectivas ecuaciones de verificación individualizadas, si cada uno de ellos falla con los mismos valores de los agentes. En ese caso, podría considerarse que ambos modos ocurren simultáneamente y a los efectos de reparto de probabilidad de fallo podrían computarse como uno solo. Aun en este caso, no se recomienda proceder de esta guisa por dos razones. La primera está asociada a la capacidad de la ecuación de verificación de representar los procesos implicados en el modo; la segunda es que la respuesta de la obra frente a ese modo de fallo, puede conducir o no al fallo (o vulnerabilidad) una vez alcanzado el nivel de peligrosidad necesario. En otras palabras, el suceso no tiene por qué ocurrir estrictamente así: presentación de los agentes (peligrosidad), inducción del modo de fallo (vulnerabilidad). Los

24

Por definición, si los modos son independientes Pr [AB ] =

Pr [A] Pr [B ] ], y si son dependientes,

Pr [AB ] = Pr [A B ] Pr [B ] .

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diversos factores no considerados en la formulación, las incertidumbres asociadas (véase ROM 0.0 sección 3.2) y la aleatoriedad intrínseca de muchos de los fenómenos pueden resultar en un “no fallo” de la obra. Por ejemplo, sea el caso del manto principal de un dique en talud con un peso de la pieza W0 que falla con la altura H 0 . La probabilidad de que se exceda la altura de ola en el intervalo de tiempo es la peligrosidad, Pr [H ≥ H o ] y la probabilidad de que se exceda el peso requerido condicionado a que se haya excedido la altura de ola, Pr ⎡⎣W ≥ W0 H ≥ H 0 ⎤⎦ es la vulnerabilidad. La probabilidad de ocurrencia del modo de fallo es la probabilidad de que ocurran ambos sucesos simultáneamente, es decir, la excedencia de la altura de ola y del peso o probabilidad conjunta de W y H,

Pr [WH ] = Pr ⎡⎣W ≥ W0 H ≥ H 0 ⎤⎦ Pr [H ≥ H 0 ] es decir, la probabilidad de fallo es igual al producto de la vulnerabilidad por la peligrosidad. Si el suceso H ≥ H 0 ha ocurrido, el valor de

Pr [WH ] depende del valor de la probabilidad condicionada Pr ⎡⎣W ≥ W0 H ≥ H 0 ⎤⎦ . Si se supone que ésta es igual a la unidad o en otras palabras que una vez que ocurre el suceso H ≥ H 0 , se supone que el suceso W ≥ W0 es cierto, entonces Pr ⎡⎣W ≥ W0 H ≥ H 0 ⎤⎦ = 1 Pr [WH ] = Pr [H ≥ H 0 ] En este supuesto, la probabilidad de fallo es igual a la probabilidad de excedencia del agente.

2.4. CRITERIOS GENERALES DE PROYECTO Entre otros, los criterios generales que deben definirse en el proyecto de un dique de abrigo son: la organización espacial por tramos y la organización temporal por fases, el carácter general y operativo de cada tramo en cada fase, y los requisitos de proyecto frente a la seguridad, el servicio y el uso y la explotación. A tal efecto, además de lo indicado en la ROM 0.0, se tendrá en cuenta lo siguiente Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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2.4.1. ORGANIZACIÓN ESPACIAL: TRAMOS DEL DIQUE De acuerdo con la ROM 0.0, sección 3.3, en un tramo de obra se puede admitir con amplia generalidad que la variabilidad intrínseca o aleatoria de los factores de proyecto es espacialmente uniforme y temporalmente estacionaria, por lo que se puede describir por modelos de probabilidad específicos. La definición y caracterización espacial de cada dique se realizará por tramos. A los efectos de proyecto, un dique de abrigo se dividirá en tramos homogéneos con una misma tipología formal y estructural, diferenciándose, además, cuando se produzcan variaciones significativas en alguno de los factores de proyecto (geometría de la obra y del terreno, características del terreno, del medio físico y de los materiales, y valores de los agentes y acciones) a lo largo del emplazamiento, así como en las repercusiones en caso de fallo o parada operativa. En cada dique de abrigo se distinguirá, entre otros, cinco tramos, figura 2.30, ƒ Arranque, o unión del dique con tierra. ƒ Alineación principal, que proporciona el abrigo y control del oleaje predominante. ƒ Alineaciones secundarias, que sirven para unir los diferentes tramos del dique. ƒ Transición, o tramo entre dos alineaciones o dos tipologías. ƒ Morro, o extremo del dique. Una alineación puede estar formada por más de un tramo y cada tramo se podrá proyectar y construir con una tipología distinta de dique de abrigo, algunas de las cuales se describen en la sección 2.2. Cuando se prevea la ejecución por etapas, se considerará cada etapa como un tramo diferente si el desfase entre la entrada en servicio de cada etapa y la siguiente es mayor de 5 años. Comentario. Un tramo es un conjunto continuo de secciones (o alineación del dique) que cumplen solidariamente una función específica y relevante de los objetivos y los requisitos de explotación de la obra, están sometidas a los mismos niveles de acción de todos los agentes actuantes, en particular los predominantes, y forman parte de la misma tipología formal y estructural.

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Para la definición de un tramo de dique se considerará, además de la homogeneidad de los agentes climáticos, la homogeneidad del terreno, teniendo en cuenta su naturaleza, capacidad portante y respuesta. 2.4.2. ORGANIZACIÓN TEMPORAL: FASES DE PROYECTO Para facilitar la verificación de un dique de abrigo, es necesario definir las distintas fases de proyecto, especificar su duración, organizar temporalmente el estudio, evaluar la probabilidad de presentación de los agentes y definir los regímenes de sus estados, principalmente los meteorológicos, del terreno y de uso y explotación.

Figura 2.30. Tramos y alineaciones en la configuración en planta de un área portuaria

2.4.2.1 Fases de proyecto A tal objeto se recomienda considerar las siguientes fases de proyecto, ƒ construcción, ƒ servicio o vida útil, ƒ reparación, conservación y desmantelamiento. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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Estas fases de proyecto se subdividirán en subfases, únicamente, cuando éstas afecten al dimensionamiento de la obra o de algunos elementos que la forman. Comentario. Por ejemplo, el fondeo de cajones es una subfase constructiva que debe diferenciarse en los diques verticales realizados con cajones prefabricados. 2.4.2.2. Duración de la fase de proyecto La duración de cada una de las fases de proyecto será fijada por el promotor tomando en consideración diferentes razones, entre ellas, constructivas, de comportamiento de los materiales o del terreno, de mantenimiento, funcionales y de servicio, económicas e incluso administrativas. Cuando la duración de la fase de proyecto del tramo no haya sido especificada a priori, o no cumpla los valores mínimos, se considerarán las siguientes duraciones de referencia. Duración de la fase de servicio: Vida útil La duración de la fase de servicio o vida útil (V) de las obras de abrigo será en, ƒ Obras y tramos provisionales: V ≤ 5 años ƒ Obras y tramos definitivas: V > 5 años Vida útil de las obras provisionales o construidas por etapas Se considerará que la ejecución de una obra de abrigo se hace por etapas cuando el desfase entre la entrada en servicio de la primera etapa y de la última es mayor que 5 años. En estos casos se fijará la vida útil para cada una de las etapas de la obra o tramo. A su vez, cuando la ejecución de una etapa posterior pudiera afectar significativamente al valor de alguno de los factores de proyecto de la etapa anterior, se deberán considerar dos subfases, la primera de las cuales tiene su vida útil limitada por el inicio de la fase posterior. Deberán preverse en el proyecto las adecuaciones que sea necesario llevar a cabo en caso de que, finalmente, no se ejecutarán las siguientes etapas previstas. Duración de la fase de construcción La duración de la fase de construcción del tramo es el tiempo que transcurre desde que se inicia éste hasta que es capaz de satisfacer los requisitos de proyecto. La duración de esta fase se determinará teniendo en

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cuenta los medios técnicos y económicos necesarios, así como los procedimientos constructivos que en cada caso se establezcan para ejecutar el dique o tramo. En obras cuya construcción implique la consolidación de suelos (cimientos, rellenos, núcleos de materiales sueltos, etc...) y asientos permanentes del terreno natural, y donde éstos puedan tener consecuencias en el desencadenamiento de algunos de los modos de fallo y de parada operativa, la duración de la fase de construcción y de sus subfases será, como mínimo, la necesaria para que se alcancen los niveles de consolidación especificados en el proyecto. Vida útil mínima de los tramos definitivos De acuerdo con la ROM 0.0, con carácter general, para obras definitivas la duración de la fase de proyecto servicio o vida útil será como mínimo el valor consignado en la tabla 2.7, en función del IRE, índice de repercusión económica de la obra marítima. Cuadro 2.7. Vida útil mínima en la fase de proyecto servicio para obras definitivas

IRE

≤5

6 − 20

> 20

Vida útil en años

15

25

50

No obstante, en el apartado 2.7 se precisan estos valores para las obras de abrigo en función del IRE del tramo y del tipo de área abrigada. Duración de las fases de reparación y desmantelamiento La duración de la fase de reparación del tramo es el tiempo que transcurre desde que se inicia hasta que es capaz de satisfacer los requisitos de proyecto. Corresponde al promotor de la reparación o del desmantelamiento especificar la duración de estas fases y lo hará teniendo en cuenta los medios técnicos y económicos disponibles, así como los procedimientos constructivos y los requerimientos ambientales. Se debe procurar que la duración de la fase de reparación sea lo más corta posible y evitar los intervalos de tiempo en los que la presentación de los valores extremos de los agentes sea más probable.

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La duración de la fase de desmantelamiento es el tiempo que transcurre desde que se inicia hasta que se restaura el territorio con la situación definida en el proyecto de ejecución correspondiente. El desmantelamiento de la obra no deberá extenderse indefinidamente en el tiempo. En la actualidad no se tiene una experiencia suficiente pare recomendar una duración mínima de esta fase; no obstante, se puede admitir que el desmantelamiento puede durar hasta de dos a tres veces la duración de la fase de construcción. 2.4.2.3. Secuencia temporal climática de las fases de proyecto Cuando los agentes predominantes de la obra sean los climáticos, se recomienda secuenciar temporalmente cada una de las fases de proyecto, en particular la vida útil de la obra y de cada uno de sus tramos, por medio de las curvas de estado. Esta secuencia de estados se denomina curva de estados y en ella se pueden definir los ciclos de solicitación, de operatividad, los años meteorológicos y los hiperciclos. A tal efecto, se identificarán los valores umbrales de seguridad y servicio de los agentes cuya excedencia pueden afectar significativamente la fiabilidad y la funcionalidad de la obra o tramo. El ciclo de solicitación frente a la seguridad y el servicio es el intervalo de tiempo comprendido entre los dos puntos consecutivos de corte de la curva de estado con la línea que representa el valor umbral del agente de seguridad o de servicio, respectivamente. Durante el mismo se alcanza un valor máximo en la curva de estado. Análogamente, se puede identificar el valor umbral de los agentes de uso y explotación cuya excedencia puede afectar significativamente la operatividad de la obra o tramo. El ciclo de operatividad frente al uso y la explotación25 es el intervalo de tiempo comprendido entre los dos puntos consecutivos de corte de la curva de estado con la línea que representa el valor umbral del agente estudiado. Durante el mismo se alcanza un valor mínimo en la curva de estado. La identificación de cada ciclo deberá asegurar la independencia estadística entre ellos, figura 2.31.

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En canales de navegación en mares con marea es habitual denominar “ventana” al periodo de tiempo en el que la profundidad supera sin solución de continuidad un cierto valor umbral.

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Figura 2.31. Curva de estados de oleaje y valor umbral de los estados límite últimos y operativos

Año meteorológico En latitudes medias, siempre que sea posible se agrupará la secuencia continua de ciclos de solicitación y operatividad en años meteorológicos, y la duración de las fases de proyecto de servicio o vida útil del tramo se contabilizará por años meteorológicos. La vida útil de la obra está formada por una secuencia finita de años meteorológicos. En otras latitudes y, justificadamente, en la verificación de algunas fases de proyecto, por ejemplo cuando su duración sea menor al año o cuando la operatividad esté limitada estacionalmente, se podrán utilizar otras agrupaciones meteorológicas. Si bien es conocido que los procesos climáticos se manifiestan con mayor o menor intensidad en grupos de años meteorológicos o hiperciclos anuales, a falta de información sobre éstos se podrá suponer que las manifestaciones de los agentes que ocurren en cada uno de ellos son estadísticamente independientes. En otro caso se tendrá en cuenta esta circunstancia organizando la secuencia temporal climática por hiperciclos.

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Variables aleatorias de estado, ciclo, año meteorológico y fase de proyecto Las manifestaciones de los agentes en cada estado, ciclo de solicitación y operatividad, año meteorológico y fase de proyecto se pueden considerar variables aleatorias descritas por un modelo de probabilidad. En el capítulo 3, sección 3.1, se presenta un breve resumen de las diferentes escalas temporales y espaciales de las manifestaciones de los agentes principalmente de los agentes climáticos, y de su descripción y caracterización. 2.4.2.4. Regímenes de las variables aleatorias Seleccionado el intervalo de tiempo en el cual se va a describir el o los agentes y definidas las variables aleatorias que caracterizan el proceso, el régimen es la función de distribución conjunta, condicionada o marginal de sus variables representativas. Dependiendo del intervalo de tiempo seleccionado, los modelos de probabilidad podrán ser, entre otros, representativos de la variabilidad del agente en el estado, ciclo, año meteorológico o fase de proyecto. Dependiendo de la clase de valor, las funciones de distribución podrán ser de los valores extremos, superior e inferior, o de la clase centrada de los valores que puede tomar la variable en el intervalo de tiempo. En general, los primeros se corresponden con la ocurrencia de sucesos extremos, englobados en las condiciones de trabajo extremas (régimen extremal), mientras que la clase centrada se refiere a valores frecuentes de la variable, en general relacionados con las condiciones de trabajo normales operativas (régimen medio). Comentario. La base de datos climáticos de Puertos del Estado es hoy en día suficientemente amplia como para permitir un análisis conjunto de los estados climáticos. Los regímenes pueden ser de cualquiera de las manifestaciones conjuntas de los agentes climáticos. p.ej., para el análisis de la estabilidad de las piezas del manto principal de un dique en talud, es conveniente disponer del régimen de los estados máximos de mar (altura, periodo y dirección del oleaje representativos) y máximo y mínimo de los niveles del mar (marea astronómica y meteorológica). Este esquema de trabajo se puede aplicar análogamente a las acciones. p.ej en el estudio del deslizamiento de un dique vertical es conveniente obtener los regímenes conjuntos de presiones y subpresiones máximas y nivel del mar, obtenidos de los regímenes meteorológicos.

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2.4.2.5. Regímenes de otros agentes y de acciones Cualquier agente o su acción en la obra puede ser organizado tal y como se recomienda en los apartados anteriores para los agentes climáticos. Una vez se dispone de una base de datos de un agente cuyas manifestaciones sean aleatorias, es posible identificar en la vida útil los estados, las secuencias de estado, en su caso los ciclos de solicitación y de operatividad, y los años “meteorológicos”, así como los correspondientes regímenes de picos sobre umbral, extremos y regímenes medios. Como ayuda para el uso y la explotación del área portuaria o litoral y para la definición de los modos de parada operativa, es conveniente definir los regímenes medios y extremos de otros agentes además de los señalados en apartados anteriores, tales como precipitación, días de niebla, hielo, etc. En ausencia de una base de datos y siempre que se disponga de relaciones funcionales o fundamentos teóricos adecuados, es posible obtener los regímenes medios y extremos de otros agentes y sus acciones a partir de los regímenes de los agentes climáticos, p.ej. presiones y subpresiones máximas en el dique vertical debidas a la presencia del oleaje. Desde un punto de vista de teoría estadística, los regímenes se engloban en las funciones de distribución de variables “derivadas” que, si bien en muchos casos no se pueden obtener analíticamente y es necesario recurrir a técnicas numéricas, son una herramienta fundamental en la aplicación de los métodos probabilistas. Comentario. Uno de los objetivos de proyecto es verificar que el tramo de obra, frente a todos los estados climáticos y geotécnicos, sea fiable, funcional y operativo en el marco especificado por los requisitos de proyecto. El desconocimiento “a priori” de la secuencia real de estados climáticos y del terreno, es decir, las manifestaciones que el entorno puede tener a lo largo de su existencia, obliga a definir estrategias o hipótesis de verificación frente a la seguridad, servicio y uso y explotación. Una de ellas es verificar la obra y sus tramos frente a los peores estados climático y geotécnico posibles, o estados límite, que pueden ocurrir en la vida útil de la obra. El estado meteorológico describe y caracteriza la manifestación simultánea de los agentes atmosféricos (velocidad y dirección de viento, precipitación, niebla, etc.) y marinos (oleaje, marea meteorológica y astronómica, otras oscilaciones de largo periodo y corrientes). Análogamente, el estado geotécnico describe y caracteriza las tensiones en el sólido, las presiones intersticiales y las tasas de deformación del terreno. La duración de un estado depende de la variabilidad temporal del agente. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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La secuencia temporal de los estados se denomina curva de estados, y refleja la evolución temporal de un descriptor representativo de los agentes climáticos y del terreno a lo largo del tiempo, mostrando los intervalos de tiempo de gran actividad, denominados ciclos de solicitación o temporales, y otros de baja o nula actividad o ciclos de operatividad o “calmas”. Los estados umbral de seguridad, en general, definen el comienzo y el final de un temporal o ciclo de solicitación, y suelen estar relacionados con las condiciones de trabajo extremas, es decir, con la presentación de los estados meteorológicos más severos. Los estados umbral de uso y explotación definen el comienzo y el final de un intervalo de “calmas”, o de ciclo de operatividad, en los que la obra y sus instalaciones están operativas y, en consecuencia, es posible el uso y la explotación, y suelen estar asociados a las condiciones de trabajo operativas normales. En general, en España los ciclos de solicitación ocurren con el paso de las borrascas extratropicales. La aleatoriedad es una cualidad intrínseca de esta secuencia. Un estado climático umbral se puede definir en función de cualquiera de las manifestaciones del agente. Por ejemplo, el valor umbral de uso y explotación de un área abrigada se puede definir bien por la magnitud de la altura de ola en el interior del puerto (agitación interior) o del acceso al puerto, bien por el calado, etc.. 2.4.3. CARÁCTER DEL TRAMO En cada una de las fases de proyecto el tramo tendrá un carácter general y otro operativo. Éstos se determinarán por estudios externos y, en su ausencia, en función de los índices de repercusión económica, social y ambiental tal y como se describe en sección 2.14 de la ROM 0.0. 2.4.3.1. Carácter general El carácter general es un indicador de la importancia de dicho tramo, medida a través de las repercusiones económicas, sociales y ambientales generadas en caso de su destrucción o pérdida irreversible de su funcionalidad. Es, por tanto, indicativo de la magnitud de las consecuencias derivadas del eventual fallo de la obra de abrigo una vez haya entrado en servicio. El carácter general será especificado por parte del promotor de la obra de abrigo mediante estudios externos, no pudiendo ser menos exigente que el obtenido a partir de los índices de repercusión económica (IRE) y de repercusión social y ambiental (ISA) definidos en la ROM 0.0. Dicha Recomendación

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incluye también los procedimientos adecuados para su determinación para el modo de fallo principal, adscrito en general a estados límite últimos. En las figuras 2.32 y 2.33, sección 2.7, se recomiendan los índices de repercusión económica (IRE) y de repercusión social y ambiental (ISA) para las obras de abrigo y, en función de ellos, la vida útil recomendada y la máxima probabilidad conjunta para los modos de fallo adscritos a los estados límite últimos y de servicio, respectivamente. 2.4.3.2. Carácter operativo El carácter operativo es un indicador de las repercusiones económicas, sociales y ambientales que se podrían producir cuando no se alcancen o se reduzcan las condiciones de operatividad en el área abrigada o protegida por el dique de abrigo o en sus accesos. Es, por tanto, indicativo de la magnitud de las consecuencias ocasionadas por las paradas operativas en la fase de servicio. El carácter operativo será especificado por parte del promotor de la obra de abrigo, no pudiendo ser menos exigente que el obtenido a partir de los índices de repercusión económica operativo (IREO) y de repercusión social y ambiental operativo (ISAO) definidos en la ROM 0.0. Dicha Recomendación incluye también los procedimientos adecuados para su determinación para el modo principal de parada operativa. En las figuras 2.34 y 2.35 de la sección 2.7 se recomiendan los índices de repercusión económica (IREO) y de repercusión social y ambiental (ISAO) para las obras de abrigo y, en función de ellos, la operatividad mínima recomendada y el número medio anual de paradas operativas, respectivamente. En la figura 2.36 de la citada sección 2.7 se recomienda la duración máxima probable de la parada operativa en función del IREO e ISAO. 2.4.3.3. Carácter en otras fases de proyecto Para las fases y subfases de construcción, reparación y desmantelamiento también deberán definirse un carácter general y operativo, en función de las repercusiones económicas, sociales y ambientales generadas en caso de destrucción, u ocasionadas por paradas operativas de la obra durante dichas fases. También para dichas fases, el carácter de la obra será especificado por parte del promotor de la obra de abrigo mediante estudios externos, no pudiendo ser menos exigente que el obtenido mediante la aplicación de los índices IRE, ISA, IREO e ISAO definidos en Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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la ROM 0.0. En los casos generales podrá admitirse que el ISA correspondiente a la fase y subfases de construcción sea “no significativo”. Para la fase de reparación y desmantelamiento, en ausencia de precauciones específicas durante la misma, podrá adoptarse un ISA igual al que corresponda a la fase de servicio.

2.5. REQUISITOS DE PROYECTO En cada una de las fases de proyecto, cada uno de los tramos del dique de abrigo deberá satisfacer unos requisitos mínimos de seguridad, servicio y uso y explotación, que se especifican acotando la probabilidad de excedencia frente a la seguridad y el servicio en la duración de la fase y la probabilidad de no excedencia de la operatividad en el año. En cada fase y subfase de proyecto, la obra en su conjunto o, en su caso, cada uno de los tramos en los que se divida, así como los elementos que la constituyen, deberán cumplir los requisitos exigidos por la normativa y por el promotor en materia de seguridad, servicio y explotación en todos los estados de proyecto que puedan presentarse en la fase considerada, con el objeto de acotar las probabilidades de que se produzca un fallo o una parada operativa de la obra de abrigo en límites aceptables, definidos en función de las consecuencias del fallo o de la parada operativa. Por tanto, los requisitos de seguridad, servicio y explotación exigidos para una determinada obra o tramo de obra se definirán por medio de los siguientes parámetros (ver ROM 0.0): ƒ Fiabilidad: Valor complementario de la probabilidad conjunta de fallo en la fase o subfase de proyecto considerada frente a los modos de fallo adscritos a los estados límite últimos. ƒ Aptitud para el servicio o funcionalidad: Valor complementario de la probabilidad conjunta de fallo en la fase o subfase de proyecto considerada frente a los modos de fallo adscritos a los estados límite de servicio. ƒ Operatividad: Valor complementario de la probabilidad de parada en la fase o subfase de proyecto considerada frente a los modos de parada adscritos a los estados límite de parada operativa.

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También se usa como medida para cada uno de estos conceptos el índice de fiabilidad β que tiene con la correspondiente probabilidad de fallo o parada operativa p la siguiente relación biunívoca: β = Φ−1(p) , siendo Φ la función de probabilidad acumulada estándar normalizada. Comentario. Si una ecuación de verificación es lineal y los términos X1 y X 2 , variables aleatorias gaussianas e independientes entre sí, el margen de seguridad S = X1 − X 2 es también una variable gaussiana. El dominio de fallo se define por S ≤ 0. Si S es una variable normal de media µs y desviación estándar σs , la variable reducida β =

S − µs se denomina índice de σs

fiabilidad y representa el número de desviaciones típicas que separan al valor medio de la función S del origen. La probabilidad de fallo o parada p = Pr [S ≤ 0] , se puede obtener a partir de la función de distribución de Gauss Φ(β ) , p = 1 − Φ(β ) = Φ(−β ) , y la fiabilidad, la funcionalidad y la operatividad de la obra o tramo frente al modo es r = Φ(β ) = 1 − Φ(−β ) , respectivamente. 2.5.1. REQUISITOS EN LA VIDA ÚTIL En la fase de servicio o vida útil, cada tramo de la obra satisfará los siguientes requisitos de proyecto frente a la seguridad, el servicio y el uso y la explotación, de acuerdo con los siguientes apartados. 2.5.1.1. Requisitos frente a la seguridad La seguridad mínima exigida a una obra de abrigo (o a cada tramo de la misma) frente al conjunto de estados límite últimos que puedan presentarse en la fase de servicio, es función de las consecuencias derivadas del fallo o destrucción de la misma. Estas consecuencias pueden valorarse globalmente por medio del carácter general de la obra, cuyo valor no puede ser menos exigente que el obtenido a través de los índices de repercusión económica (IRE) y de repercusión social y ambiental (ISA) (Ver apartado 2.4.3.1). En este sentido la seguridad debe ser mayor cuando las consecuencias sociales o ambientales de la rotura son más graves.

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Se recomienda que la máxima probabilidad de fallo admisible para una obra de abrigo frente al conjunto de todos los posibles modos de fallo adscritos a estados límite últimos p f ,ELU , sea inferior a los valores máximos incluidos en la ROM 0.0. en función del índice de repercusión social y ambiental (ISA). De acuerdo con la ROM 0.0, en el cuadro 2.8 se incluyen los valores aplicables a las obras de abrigo en función de estos criterios, Cuadro 2.8. Máxima probabilidad conjunta en la fase de servicio o vida útil para los E.L.U.

ISA

1.500 m 170.000 190.000 775 850

3.2.1.4. Longitud total de la línea de atraque 3.2.1.4.1. Uso comercial, industrial y militar La longitud de la línea de atraque y amarre (La) se determinará principalmente en función del número de atraques necesarios, de las dimensiones de los buques máximo y tipo que se prevé que operen en los mismos, del tipo de tráfico, de la configuración física del atraque adoptada, de las condiciones climáticas locales, de la configuración y el tamaño de la dársena (número y longitud de alineaciones), así como de la tipología estructural de las obras portuarias que la forman, y de los medios previstos para la maniobrabilidad de los buques. Para un atraque aislado o dos continuos en cada alineación (Na≤ 2) La longitud mínima de la línea de atraque (La) debe ser igual a la suma por cada atraque de la eslora correspondiente al buque de máxima eslora (Lmax) más los resguardos necesarios entre buques (l0) y en cada uno de los extremos de la obra de atraque (l s). Es decir:

La = Na·Lmax + (Na − 1)·I0 + 2·ls En la tabla 3.2.1.5 se definen los resguardos recomendados para los casos más generales en función de la eslora de dicho buque y de la configuración y tipología estructural de la dársena. Estas dimensiones consideran el supuesto habitual de que todos los buques atracados puedan dar largos por proa y popa en las condiciones habituales de hasta 45º con el cantil, por lo que podrían ser menores si se modifica este sistema de amarre. A su vez, consideran que los buques no están sometidos a condiciones climáticas muy expuestas o se encuentran en aguas abrigadas. Cuando se consideren otras circunstancias podrán considerarse simplificadamente resguardos dobles que los previstos en la tabla 3.2.1.5 o, de forma más precisa, determinar el comportamiento del buque 3.18

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amarrado con la configuración adoptada para el sistema de amarre en las condiciones climáticas consideradas como límite de permanencia del buque en el atraque. En este último caso, además, deberá comprobarse que el buque dispone de área suficiente para la maniobra de atraque y desatraque. En el caso de atraques para mercancías peligrosas se considerarán mayores resguardos entre buques que los señalados en la tabla 3.2.1.5. Para determinarlos deberán tenerse en cuenta las siguientes consideraciones: ƒ Las amarras de dos buques atracados en la misma alineación no deben cruzarse, lo cual lleva a la disposición de resguardos dobles, como mínimo, de los recomendados más arriba. ƒ Los reglamentos específicos de las mercancías a manipular ƒ El análisis de riesgo en la carga/descarga de la mercancía: riesgo de pérdidas, condiciones de seguridad respecto a otros tráficos próximos, etc. Debido a la necesidad para este tipo de tráficos de altos resguardos entre buques, con el objeto de optimizar la longitud de la obra de atraque suelen ser más convenientes para estas situaciones las soluciones de atraques aislados discontinuos. Para más de dos atraques continuos en cada alineación (Na>2) La longitud mínima de la línea de atraque (La) debe ser igual a la suma de la eslora correspondientes al buque de máxima eslora (Lmax) más (Na-1) esloras correspondientes al buque tipo (Lb) (definido en el apartado 3.2.1.3) más los resguardos necesarios entre buques (l0) y en cada uno de los extremos de la obra de atraque (ls). Es decir:

La = Lmax + (Na − 1)·Lb + (Na − 1)·l0 + 2·ls definiéndose todos los resguardos en función del buque de máxima eslora, de acuerdo con lo señalado en el apartado correspondiente a atraque aislado o dos continuos. En pantalanes que conforman líneas de atraque discontinuas respondiendo a soluciones mixtas, para un atraque aislado la dimensión de la línea de atraque formada por los dos duques de alba de atraque extremos no será mayor que ¾ L para todos los buques previsibles en el atraque con el objeto de que los duques de alba puedan estar en contacto con la parte recta del casco, siendo recomendable que tome un valor comprendido entre 0,25L y 0,50L (Ver Figura 3.2.1). Si estas condiciones no pueden cumplirse para toda la flota de buques de proyecto deberán preverse duques de alba intermedios. Las dimensiones de la plataforma de carga en el caso de que no constituya Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

3.19

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parte de la obra de atraque se determinarán exclusivamente por las necesidades de los equipos de carga y descarga (equipos fijos instalados en un punto determinado o con posibilidad de rodar para acceder a cualquier punto de las bodegas del buque) o por criterios constructivos.

LARGO

TRAVÉS

SPRING

DUQUE DE ALBA DE ATRAQUE DUQUE DE ALBA DE AMARRE PUNTO DE AMARRE LÍNEA DE AMARRE LOS LARGOS PUEDEN TAMBIÉN PROYECTARSE ALTERNATIVAMENTE CON UNA INCLINACIÓN DE 45º

Figura 3.2.1. Longitud de la línea de atraque en un atraque discontinuo

En el caso de boyas, monoboyas o campos de boyas no se puede hablar con propiedad de longitud del atraque sino de las dimensiones de las áreas de flotación requeridas para cada uno de los amarraderos necesarios. Su dimensionamiento en función de la configuración del amarre adoptada y de otros factores que le afectan es más un problema de configuración marítima, por lo que se incluye en la ROM 3.1. Proyecto de configuración marítima de los puertos. 3.2.1.4.2. Uso pesquero Para el caso de embarcaciones de pesca atracadas de costado, independientemente de que se trate de atraques aislados o múltiples en una única alineación, la longitud de línea de atraque que se asigna a cada embarcación suele oscilar 1.0 y 1.5 veces la eslora del buque tipo (Lb), siendo los valores máximos aplicables en emplazamientos con carrera de marea significativa o muy expuestos a la acción del viento y/o del oleaje.

3.20

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Con estas longitudes, en muelles de estancia y avituallamiento suele permitirse, en España y en condiciones normales, el abarloado de buques de hasta 3 en fondo, llegando hasta 6 en fondo en condiciones extraordinarias. El atraque de punta (o a la mediterránea) no suele utilizarse más que para embarcaciones de pequeño porte (pesca artesanal). En estos casos, la determinación de la longitud de atraque Lb sigue las mismas reglas que se exponen en el apartado siguiente para embarcaciones deportivas. 3.2.1.4.3. Uso náutico-deportivo Las embarcaciones náutico-deportivas suelen atracar de punta (o a la mediterránea) en muelles o pantalanes fijos o flotantes. El amarre se hace al propio muelle o pantalán y a elementos auxiliares de amarre (fingers) o a líneas de amarre sumergidas. La longitud de línea de atraque ocupada dependerá de la manga del buque tipo y de los “clareos” o espacios libres entre barcos, cuya misión es la de permitir las maniobras de atraque/desatraque con facilidad y seguridad y la colocación de pequeñas defensas entre barcos y entre barcos y fingers, en su caso. La longitud de línea de atraque (La) que se asigna a cada embarcación suele oscilar entre 1.15 y 1.25 veces la manga del buque tipo. En aquellos casos en que las embarcaciones no atracan de punta, es válida la recomendación de los pesqueros para obtener la longitud de atraque (La = 1 a 1,5 Lb).

AMARRE CON FINGERS AMARRE A BOYA O MUERTO

Figura 3.2.2. Longitud de la línea de atraque ocupada por una embarcación deportiva atracada de punta

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3.21

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Tabla 3.2.1.5. Resguardos en planta en líneas de atraque

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3.2.1.5. Anchura La anchura de una obra de atraque y amarre (Am) se define por la media entre sus dimensiones perpendiculares a la línea de atraque necesaria para que puedan desarrollarse las operaciones portuarias de carga y descarga, depósito y evacuación/recepción de los tráficos previstos, en las condiciones locales de explotación, con el nivel de seguridad y servicio considerado. A los efectos de la determinación de la anchura necesaria de la obra de atraque y amarre para usos comerciales, se pueden distinguir las siguientes áreas (Ver figura 3.2.3):

Figura 3.2.3. Diferenciación de áreas terrestres en una obra de atraque y amarre tipo con usos comerciales (excepto pasajeros) y definición de anchuras

- Area de operación

Es el área más próxima a la línea de atraque, destinada a las operaciones de carga y descarga de mercancías o al embarque o desembarque de pasajeros. La anchura de esta zona (Ao) oscilará normalmente entre un valor mínimo de aproximadamente 17.50 m y valores del orden de 50 m, dependiendo de los equipos de manipulación previstos en la línea de atraque y de la operativa establecida para la carga y la descarga. No obstante, pueden admitirse reducciones de dicho valor mínimo en pantalanes donde no haya equipos de manipulación de mercancías de rodadura restringida o en Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

3.23

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zonas de tráfico de pasajeros, en función de los equipos de embarque y desembarque previstos, hasta 12.5 m. Para la definición de la dimensión más adecuada para esta área se considerarán los siguientes aspectos: a) La distancia entre la línea de atraque y, en su caso, el eje de rodadura del lado de mar de la grúa o del sistema de carga/descarga del buque considerado no será menor de 2.5 m con el objeto de que puedan disponerse en esta zona los necesarios elementos del sistema de amarre y otros elementos auxiliares del buque (bolardos, etc.), así como los servicios. b) El espacio ocupado por el área de rodadura de los equipos de carga / descarga o los de embarque y desembarque de pasajeros y por los carriles necesarios para la transferencia de la mercancía a (o desde) el buque a los medios de transporte terrestre de acuerdo con la operativa establecida o su depósito provisional, así como para las operaciones auxiliares del buque en el atraque. En general, esta distancia oscilará entre 10 m (2 carriles) y 35 m (6 carriles). Para tráfico de pasajeros la distancia mínima podrá reducirse a 7.5 m (1 carril). c) Una zona entre el área de rodadura de los equipos de carga /descarga y el límite del área de almacenamiento, cuya anchura variará entre un mínimo de 5 m y unos 15 metros, necesaria para funciones auxiliares como el depósito de las tapas de las bodegas del buque, etc. Para tráfico de pasajeros la distancia mínima puede reducirse a 2.5 m. - Area de almacenamiento y servicios auxiliares

Es el área situada inmediatamente detrás del área de operación destinada al almacenamiento temporal de las mercancías para su ordenación y control con objeto de hacer posible las operaciones portuarias y el intercambio entre modos de transporte con seguridad y eficiencia. A los efectos de la definición de la anchura de la obra de atraque, se incluyen en esta área las zonas auxiliares destinada a servicios administrativos, entradas, aparcamientos y depósito de equipos, elementos de transporte, etc.., así como los viales de acceso del transporte terrestre y de comunicación interior. Las dimensiones de esta área dependen del tipo y volumen de mercancía, de la distribución del tráfico (carga, descarga, transbordo, contenedores vacíos en su caso), de la organización de la operativa portuaria (ro-ro o lo-lo, altura de apilamiento, equipos de manipulación,...) y fundamentalmente de los tiempos medios de tránsito o espera de la mercancía. Su cálculo en

3.24

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detalle se desarrolla en la ROM 3.2. Configuración terrestre de los puertos. No obstante, simplificadamente podrá aproximarse por medio de la siguiente formulación:

Si =

C i .t i .s i h i. ·365·g 0 ·α 0

siendo: - Si : superficie de almacenaje correspondiente al tipo de tráfico i, (en m2) - Ci : volumen anual de mercancías correspondiente al tipo de tráfico i. (en t, TEU o unidad de vehículo). A estos efectos, los tráficos de trasbordo se computarán una sola vez. - ti : tiempo medio de tránsito o estancia de la mercancía correspondiente al tráfico i en el área de almacenamiento (en días). Este factor es muy variable, dependiendo del tipo de tráfico, de sí se considera el área portuaria como depósito temporal a corto plazo o como reserva estratégica y de las condiciones locales del emplazamiento. Como ejemplos de la dispersión que se puede dar, en tráficos de mercancía general los tiempos medios de estancia suelen ser, en los países desarrollados, del orden de 5 días (para tráficos de exportación y transbordo) o de 10 días (para tráficos de importación). En los países en vías de desarrollo son usuales tiempos superiores a 30 días. Para contenedores vacíos puede tomarse del orden de 20 días. A su vez, en algunas terminales de graneles sólidos utilizadas como reserva estratégica los tiempos de espera pueden superar los cuatro meses. - si : superficie unitaria bruta requerida ( en m2) por el tipo de tráfico i por t, TEU ó unidad de vehículo, considerando tanto el área neta de apilamiento como sus viales internos. Este parámetro, es función del tipo de mercancía o elemento de transporte, de la operativa y equipos de manipulación empleados en el área de almacenamiento, de la configuración y organización del área, así como de la densidad y máxima altura de apilamiento. A falta de otros datos, para tráfico de contenedores pueden adoptarse los valores de “si” que se incluyen en la tabla 3.2.1.6. Para tráficos ro-ro puede adoptarse de forma simplificada 20 m2/Ud si se trata de automóviles y 120 m2/Ud en el caso de camiones y plataformas, todos ellos con acceso individualizado. En el caso de mercancía general no contenerizada y graneles sólidos, este valor puede obtenerse a partir de la configuración del apilamiento y de las máximas alturas de almacenamiento usuales incluidas en la ROM 0.2.

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3.25

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- hi: factor de apilamiento, definiéndose como el cociente entre la altura media de apilamiento alcanzable y la máxima de proyecto. Este factor aumenta con el número de remociones o reposicionamientos de la mercancía o de los elementos de transporte almacenados debido a las necesidades operativas. Para contenedores este factor oscila entre 0.6 y 0.8. Los mayores valores se adoptan cuando la secuencia de llegadas o salidas son más previsibles (p.e. destinos homogéneos, salidas de mercancías a través de transporte ferroviario) - g0: factor de ocupación que permite considerar varios aspectos, como la distribución no uniformes de las llegadas/salidas de las mercancías a lo largo del año, así como la frecuencia aceptable de saturación del área. A falta de otros datos, puede adoptarse un valor usual de 0.80. - α0: coeficiente de almacenamiento neto, definiéndose como porcentaje del área de almacenamiento y servicios auxiliares destinada al depósito efectivo de las mercancías, incluyendo los viales internos, respecto del total; es decir, el porcentaje del espacio total no ocupado por las zonas auxiliares de servicios y viales exteriores para acceso del transporte terrestre. En general son usuales valores entre el 60 y el 75 %. Tabla 3.2.1.6. Área unitaria bruta de almacenamiento requerida para trafico de contenedores (s)

SISTEMA DE MANIPULACIÓN Plataformas Carretillas transportadoraelevadora frontal (Forklift trucksFLT) y Apiladoras (ReachstakersRS) Carretillas pórtico (Straddle carriers-SC) Puentes-Grúa sobre neumáticos o carriles (Trastainers, Ruber tyred gantry-RTG y Rail mounted gantry-RMG)

3.26

ALTURA NOMINAL DE ALMACENAMIENTO 1 1 2 3 4 2 3 4 3 4 5 6

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ÁREA UNITARIA (s) (m2/TEU) 65 72 36 24 18 30 18 12 17 12 9 7

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El área total de almacenamiento y servicios auxiliares será la suma de todas las superficies parciales (Si) que se requieren para cada una de las mercancías manipuladas (i). Comentario: A título orientativo, para tráficos de contenedores en la actualidad en España son usuales valores de Si/Ci del orden de 0.55 a 1.0 m2 por TEU/año, lo que equivale a anchuras medias entre 400 y 500 metros. Dependiendo de la configuración física, las obras de atraque y amarre, a los efectos de la determinación de su anchura (Am), pueden considerarse que tienen o ninguna, o una o la totalidad de dichas áreas; es decir: - Duques de alba, boyas, campos de boyas y monoboyas: No existe propiamente ninguna de las áreas, por lo que la anchura es sólo la requerida por la propia estructura de atraque y amarre. - Pantalanes: únicamente se distingue área de operación (Am=Ao ). En los pantalanes que conforman líneas de atraque discontinuas se considerará que únicamente en la plataforma se distingue área de operación. - Muelles: Se distingue tanto área de operación como de almacenamiento y servicios auxiliares. En este caso:

Am = Ao +

ΣSi La

Las anchuras recomendadas para obras de atraque y amarre de uso comercial no son directamente aplicables a los otros usos, en particular a los deportivos. No obstante lo anterior, las dimensiones mínimas anteriormente señaladas para las áreas de operación (Ao) son aplicables a los usos pesqueros, industriales y militares. La anchura de las áreas de operación para usos deportivos oscilan generalmente entre 1.50 y 3 metros cuando se admiten únicamente accesos peatonales y hasta 10 metros en los otros casos. Para áreas de almacenamiento en usos pesqueros son usuales anchuras medias de 100 a 150 metros. 3.2.1.6. Accesos Las obras de atraque y amarre deberán contar con los accesos adecuados, tanto por carretera como por ferrocarril, para que el intercambio con el modo de transporte marítimo sea seguro y eficiente.

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3.27

EROM 02

Los cálculos de capacidad para dimensionar los accesos se incluyen en la ROM 3.2 – Configuración terrestre de los puertos. No obstante, a falta de estudios específicos, podrán utilizarse formulaciones simplificadas como la que se incluye a continuación, correspondientes a una terminal polivalente. Para otro tipo de terminales este procedimiento simplificado podrá utilizarse con la adecuada adaptación de las fórmulas. - Previsión de tráfico rodado

La previsión de tráfico rodado generado por una terminal polivalente de carga general se determinará mediante la fórmula siguiente: T = C.

α ⋅ β ⋅ τ ⋅ (1 + δ ) ⋅ σ 360 ⋅ W ⋅ µ

en donde: T = Densidad de tráfico previsto (vehículos/hora) C = Volumen anual de mercancías transportadas (t) W = Tonelaje medio movido por un camión (t) α = Parte de la carga transportada en camión (tanto por uno) β = Indice de variación mensual (tráfico mes punta/tráfico mes ordinario) τ = Indice de variación diaria (tráfico día punta/tráfico día ordinario) δ = Indice de vehículos pasivos (vehículos pasivos/vehículos de transporte) µ = Indice de vehículos cargados (vehículos cargados/vehículos de transporte) σ = Indice de variación horaria (tráfico hora punta/tráfico del día punta). A falta de datos específicos se recomienda utilizar como valores de los parámetros anteriores para carga general fraccionada y contenedores los que se recogen en la Tabla 3.2.1.7. En el supuesto de que la terminal permita la operación simultánea de tráfico rodado y ferroviario se adoptará para α el valor adecuado a la distribución prevista entre ambos tráficos, recomendándose que en ningún caso se adopte un valor de α inferior a 0,7. La previsión de tráfico resultante será la suma del generado por la carga general fraccionada y por los contenedores. 3.28

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EROM 02

La utilización de los criterios expuestos con la totalidad de los parámetros recomendados en la tabla 3.2.1.7 (α = 1), permite desarrollar la fórmula simplificada siguiente: T = (130 ·CC + 625 ·CG) 10-6 en donde CC y CG son los volúmenes anuales de mercancías transportadas en contenedor y camión, respectivamente, expresados en toneladas. La expresión anterior permite determinar la previsión de tráfico en la vía principal de acceso o en cualquiera de los ramales secundarios, según que los valores que se adopten para CC y CG sean los de la totalidad del terminal o los de la zona atendida por el ramal correspondiente. Tabla 3.2.1.7. Parámetros para determinar previsiones de tráfico rodado

Parámetro

Carga fraccionada

Contenedores

α (rodado y ffcc)

Min. 0.7

Min. 0.7

α (sólo rodado)

1.0

1.0

W (t)

3.0

12.0

β

1.2

1.0

τ

1.5

1.5

δ

0.5

0.5

µ

0.5

0.5

σ

0.125

0.125

- Previsión de tráfico ferroviario La previsión del tráfico ferroviario generado por una terminal polivalente de carga general, en el supuesto de estar dotada para este sistema de transporte, se determinará aplicando los criterios siguientes: - Trenes de contenedores:

TC = CC ·IM ·AF· (1/WC) ·(1/IC) ·2 ·(1/NC) ·(1/NV) - Trenes de mercancía general fraccionada:

TG = CG ·AF ·(1/WV) ·(1/IV) ·(1 / IE) ·(1/NV) Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

3.29

EROM 02

- Número total de trenes diarios:

TT = (TC + TG) / (365 – DF) - Longitud máxima del tren:

LT = LV ·NV en donde: TC = Número de trenes de contenedores al año TG = Número de trenes de mercancía general fraccionada al año TT

= Número total de trenes por día

LT

= Longitud máxima de un tren (m)

CC = Volumen anual de mercancías transportadas en contenedores (t) CG = Volumen anual de mercancía general fraccionada transportada (t). IM

= Índice de mercancías exportadas o importadas (el que sea el mayor) sobre el total movido por contenedor.

AF

= Parte de la mercancía transportada en ferrocarril

WC = Capacidad media de carga de un contenedor (t) WV = Capacidad media de carga de un vagón de ferrocarril (t) IC

= Índice de contenedores cargados (contenedores cargados/todos los contenedores).

IV

= Índice de vagones cargados (vagones cargados/todos los vagones)

IE

= Índice de eficiencia de carga para mercancía general fraccionada.

NC = Número de contenedores por vagón portacontenedores NV = Número de vagones por tren DF = Número de días sin servicio (domingos y festivos) LV = Longitud de un vagón.

3.30

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EROM 02

A falta de datos específicos se recomienda utilizar los valores de los parámetros anteriores que se recogen en la Tabla 3.2.1.8. En el supuesto de que la terminal permita la operación simultánea de tráfico rodado y ferroviario se adoptará para AF el valor adecuado a la distribución prevista entre ambos tráficos, recomendándose que en ningún caso se adopte un valor de AF inferior a 0,7. La utilización de los criterios expuestos con la totalidad de los parámetros recomendados en la Tabla 3.2.1.8 supuesto un valor de IM = 0,6 y de AF = 1, permite desarrollar la fórmula simplificada siguiente: TT = (2,8 ·CC + 4,2·CG) / 1000000 que indica el número previsto de trenes de 910 m de longitud (70 vagones de 13 m) por día de operación. Tabla 3.2.1.8. Parámetros para determinar previsiones de tráfico ferroviario

Parámetro LT (m) AF (rodado y ffcc.) AF (solo ffcc.) AF (solo rodado) WC (t) WV (t) IC IV IE NC NV DF LV

Carga Fraccionada 910 Min. 0,7 1,0 0,0 20 0,75 0,75 70 65 13

Contenedores 910 Mín. 0,7 1,0 0,0 12 0,85 2 70 65 13

3.2.2. DISPOSICIÓN EN ALZADO Las características a definir en una obra de atraque y amarre referentes a su disposición en alzado son: - Nivel de coronación del atraque (nc) - Calado del atraque (ha )

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3.31

EROM 02

3.2.2.1. Nivel de coronación del atraque El nivel de coronación de la obra de atraque y amarre (nc), medido en la línea de atraque, será el mínimo que permita su explotación adecuada para la flota de buques y las operaciones portuarias previstas, en las condiciones climáticas locales, particularmente en las que afectan a los niveles de las aguas exteriores. El incumplimiento de esta condición (por rebasabilidad, por inundación de la coronación o por no ajustarse a los requerimientos de explotación de la flota) debe considerarse un modo de parada operativa por inadecuado nivel de coronación (ver apartado 3.3.4.), recomendándose que, en general y a falta de otros requerimientos establecidos por el promotor de la instalación, para la determinación de los niveles de coronación de las obras de atraque y amarre se consideren niveles de operatividad asociados a este modo de parada prácticamente absolutos (garantía nominal del 100 %), dado que, salvo en situaciones no abrigadas o para operaciones de carga y descarga por rodadura (ro-ro), puede alcanzarse esta fiabilidad con costes económicos adicionales no significativos. Así, salvo en estos últimos casos, podrá considerarse este modo de parada operativa como no principal, despreciándose, por tanto, su contribución a la probabilidad global de parada operativa. Para cumplir esta condición, el nivel mínimo de coronación de las obras de atraque fijas deberá ser el nivel más alto que resulte de la aplicación de los criterios establecidos en la tabla 3.2.2.1.; definiéndose para cada uno de ellos tanto el nivel de las aguas exteriores a considerar en cada caso como los francobordos asociados. En el caso de obras de atraque flotantes, se adoptarán los francobordos mínimos de la tabla 3.2.2.1., tomando en consideración únicamente los correspondientes a criterios de explotación para la situación de máximo calado del flotador. Cuando las operaciones de carga y descarga se lleven a cabo por rodadura (ro-ro), generalmente se puede admitir la posibilidad de paradas operativas. En este caso, deberá comprobarse si dichas operaciones son posibles para el nivel de coronación obtenido por aplicación de la tabla 3.2.2.1, considerando únicamente los criterios de no rebasabilidad cuando el atraque es sólo ro-ro o todos los criterios cuando también se considere manipulación de mercancías por elevación, en cualquier situación de nivel de las aguas exteriores entre los niveles máximo y mínimo de operación definidos como aquéllos cuya probabilidad de excedencia del nivel máximo más la de no excedencia del nivel mínimo es igual al nivel de inoperatividad admisible asociado a ese modo de parada operativa.

3.32

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EROM 02

Para que las operaciones por rodadura se realicen con seguridad y eficiencia, en el rango de variación de los niveles de aguas exteriores considerado como condiciones normales de operación, los vehículos deberán salvar la diferencia de cota entre la bodega del buque y el nivel de coronación de la obra de atraque cumpliendo las dos condiciones siguientes: - La pendiente máxima no puede superar un valor predeterminado que suele fijarse entre el 10 y el 12.5 %. - Los acuerdos entre los distintos planos inclinados deben permitir el paso suave de los vehículos sin tocar en ningún momento en la obra o el portalón del buque. Para ello, el ángulo entre dichos planos debe estar entre 172 y 187 º.

Cuando una o las dos condiciones anteriores no se cumpla será preciso dotar a la obra de atraque y amarre de uno o varios planos inclinados fijos y/o disponer entre el buque y la obra una rampa móvil fija o flotante (Ver apartado 8.6. de esta ROM). A estos efectos, deberá conocerse el rango de variación de las siguientes características de los portalones de la flota que utilizará la obra de atraque y amarre: - Altura del eje de giro del portalón sobre el plano de flotación, en lastre y a plena carga. - Longitud del portalón.

Como orden de magnitud, en los casos más generales, los buques disponen de rampas que permiten, con las pendientes máximas admisibles, alcanzar alturas operativas entre 1.00 y 3.00 metros por encima del nivel de las aguas exteriores, aunque también existen buques más pequeños que disponen de rampas que cubren únicamente alturas entre 0.75 y 1.75 metros. Considerando estas características de los buques, cuando la diferencia entre los niveles máximo y mínimo de operación de las aguas exteriores considerado supere 1.50 m deberán tantearse soluciones con rampas intermedias móviles.

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3.33

EROM 02

10 % < pmáx. < 12.5 % 172° <

< 187°

Figura 3.2.2.1. Nivel de coronación de un atraque Ro-Ro

Por último, en situaciones no abrigadas o agitación importante por acción del oleaje o por la presencia de ondas largas, en las que se admitan paradas operativas por rebasabilidad de las aguas exteriores, serán de aplicación los francobordos de la tabla 3.2.2.1; adoptando como nivel alto representativo de las aguas exteriores el asociado a la probabilidad de excedencia admitida para ese modo de parada operativa. La determinación de este nivel se realizará considerando los regímenes medios conjuntos de oleaje y nivel del mar. A falta de este dato se considerará el oleaje como agente predominante, asociándose la probabilidad de excedencia a dicho agente (tomando como parámetro representativo del oleaje Hmax en el emplazamiento y en presencia de la obra) y considerando que el nivel de las aguas compatible es el correspondiente al valor frecuente (Ver tabla 3.3.1 de la ROM 0.5 y tablas 4.6.2.2. y 4.6.2.3. de esta ROM). En el caso de que no se consideren limitaciones de operatividad por dicha causa el nivel será el correspondiente a un periodo de retorno de 50 años. A falta de regímenes conjuntos se asociará dicho periodo de retorno a la acción del oleaje, considerando que el nivel de las aguas compatible es el correspondiente al valor de combinación fundamental en el que el nivel de las aguas tiene un carácter no predominante (Ver tabla 3.3.1 de la ROM 0.5 y tablas 4.6.2.2. y 4.6.2.3. de esta ROM). En estos casos deberá valorarse la posible no linealidad del oleaje en el emplazamiento, con posibles asimetrías entre la altura de cresta y seno respecto al nivel medio. La sobre-elevación ∆C (Altura de cresta respecto al nivel medio – Hmax/2) depende de la profundidad relativa (h/L) y del peralte de la ola (Hmax/L), pudiendo estimarse por medio de la Figura 3.2.2.1bis.

3.34

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EROM 02

∆C

H/L

d/L Figura 3.2.2.1bis. Estimación de la sobreelevación de la cresta de ola sobre el nivel medio, utilizando un modelo de oleaje no lineal

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3.35

EROM 02

Tabla 3.2.2.1. Criterios para la determinación de niveles mínimos de coronación de las obras de atraque fijas en situaciones abrigadas (sin limitaciones de operatividad) NIVEL DE LAS AGUAS EXTERIORES A CONSIDERAR

USO DE LA OBRA DE ATRAQUE

Usos comercial, industrial y miliPOR CRITERIOS DE Nivel alto representatar EXPLOTACIÓN tivo de las aguas exte(carga y descarga por riores para combinación Usos pesqueros 1 elevación) cuasi-permanente Uso náuticodeportivos

FRANCOBORDO (en m) +1.50 ∼ + 2.50

+0.50 ∼ +1.00 5 6

+0.15 ∼ +1.00

Nivel alto representativo de las aguas exteriores POR CRITERIOS DE para combinación funNO REBASABILIDAD damental y poco fre- Todos los usos DE LAS AGUAS LIcuente cuando el nivel BRES EXTERIORES de las aguas tiene un 2 carácter preponderante

+ 0.50

Nivel alto representativo de las aguas de saturaPOR CRITERIOS DE ción del terreno del trasNO REBASABILIDAD dós para combinación Todos los usos DEL NIVEL FREATICO fundamental y poco freEN EL TRASDOS cuente cuando el nivel de las aguas tiene un carácter preponderante 3

+ 0.50

3.36

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4

EROM 02

Tabla 3.2.2.1. Criterios para la determinación de niveles mínimos de coronación de las obras de atraque fijas en situaciones abrigadas (sin limitaciones de operatividad)

1. Nivel global asociado a una probabilidad de no excedencia del 50 %

tomada del régimen medio de niveles máximos. Ver tabla 4.6.2.3. En ausencia de datos estadísticos relevantes, simplificadamente podrán adoptarse los siguientes niveles: − Pleamar media (PM) en mares con marea astronómica significativa (UA > 0.5 m) (lo que se corresponde aproximadamente con una marea de coeficiente 70) − Nivel medio del mar en mares sin marea astronómica significativa − Pleamar media y nivel medio de avenida (máximos anuales) en zonas con marea astronómica significativa, sometida a corrientes fluviales − Nivel medio de avenida (máximos anuales) en corrientes fluviales no afectadas por mareas − Ver tabla 3.3.1. de la ROM 0.5. 2. Nivel global máximo con un periodo de retorno de 50 años. Ver Tabla 4.6.2.3. En ausencia de datos estadísticos relevantes, simplificadamente podrán adoptarse los siguientes niveles: − Máxima marea astronómica + 0.6 m en mares con marea astronómica significativa − Nivel medio del mar + 1.0 m en mares sin marea astronómica significativa − Nivel más alto de las aguas observado localmente en corrientes fluviales afectadas o no por mareas − Ver tabla 3.3.1. de la ROM 0.5 3. Nivel global máximo de saturación del terreno del trasdós con un periodo de retorno de 50 años. En ausencia de datos estadísticos relevantes, simplificadamente siempre que en el trasdós haya un relleno o el cimiento se a de baja permeabilidad, podrá considerarse un aumento de nivel igual a la máxima intensidad de precipitación en 24 horas con un periodo de retorno de 50 años, expresada en términos de altura/m2, desde el nivel medio del mar o el nivel medio de avenida en corrientes fluviales + 0.3 m

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3.37

EROM 02

4. Se tomará un francobordo de 1.50 m cuando el desplazamiento del mayor buque de proyecto sea menor o igual a 10.000 t. Para buques de desplazamiento mayor se adoptará un francobordo de hasta 2,50 m. 5. Se tomará un francobordo de 0.50 m para embarcaciones de pequeña eslora (< 12 m). A su vez, es recomendable en estos casos que, desde el nivel bajo representativo de las aguas exteriores para combinación cuasipermanente, el francobordo resultante hasta el nivel de coronación no sea superior a 1.5 m. Cuando esto no sea posible será necesario adoptar una solución flotante. 6. Se tomará un francobordo de 0.15 m para embarcaciones de pequeña eslora (< 12 m). a su vez, es recomendable en estos casos que, desde el nivel bajo representativo de las aguas exteriores para combinación cuasi-permanente, el francobordo resultante hasta el nivel de coronación no sea superior a 1.00 m. Cuando esto no sea posible será necesario adoptar una solución flotante. 3.2.2.2. Calado del atraque Con independencia de los calados existentes en los canales de accesos y demás áreas de flotación que condicionan la accesibilidad y la salida de los buques, el calado del atraque (ha) será el mínimo que permita su explotación con el nivel de servicio adecuado para la flota de buques de proyecto en los estados de carga previstos, considerando las condiciones climáticas locales, particularmente las que afectan a los niveles de las aguas exteriores. El incumplimiento de esta condición debe considerarse un modo de parada operativa correspondiente a la imposibilidad de permanencia del buque en el atraque por falta de calado (Ver apartado 3.3.4.). El calado mínimo necesario del atraque es función de: - Calado estático correspondiente al mayor buque de proyecto a plena carga (De) - Factores estáticos y dinámicos relacionados con el buque que cuantifican que algún punto del casco alcance cotas más bajas que el calado estático (principalmente por efectos climatológicos, de distribución de las cargas y de movimientos del buque). - Resguardos de seguridad que se establecen para asegurar la maniobrabilidad del buque y prevenir el contacto del buque con el fondo. - Factores relacionados con la variabilidad de los niveles de las aguas. - Factores relacionados con el fondo, tales como imprecisiones de batimetría, depósito de sedimentos y tolerancias de ejecución del dragado (h3).

3.38

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EROM 02

-marea astronómica -marea meteorológica -resonancia por ondas largas -regimenes fluviales

CALADO ESTÁTICO DEL BUQUE (De)

-cambios en la densidad del agua

CON EL FONDO (h3)

FACTORES RELACIONADOS

-producidos por el oleaje RESGUARDO BRUTO

(dw)

-producidos por el viento

(d v)

-producidos por las corrientes

(d c) (d r )

-producidos por el cambio de rumbo RESGUARDO NETO

-seguridad y control de la navegabilidad -margen de seguridad

(rvsm)

CALADO DEL ATRAQUE (ha)

(ds)

-distribución de cargas (dg) -trimado dinámico (d t )

CALADO NOMINAL

(rvsd )

-imprecisiones de la batimetía -depósito de sedimentos -tolerancia de ejecución del dragado

OBRAS DE ATRAQUE SITUADAS EN ÁREAS ABRIGADAS

OBRAS DE ATRAQUE SITUADAS EN ÁREAS POCO ABRIGADAS

*)

NIVEL DE AGUA DE REFERENCIA

-regimenes por esclusas y dársenas esclusadas

(h1)

FACTORES RELACIONADOS CON EL BUQUE

FACTORES RELACIONADOS CON EL NIVEL DEL AGUA (h2)

Tabla 3.2.2.2. Órdenes de magnitud de los factores relacionados con el buque y con el fondo para la definición de calados mínimos en obras de atraque

NIVEL DEL FONDO

MAYOR BUQUE DE PROYECTO Buques de gran desplazamiento (≥10.000 t) Buques de desplazamiento pequeño y mediano (< 10.000 t) Buques de gran desplazamiento (≥10.000 t) Buques de desplazamiento pequeño y mediano (< 10.000 t)

h1*)

h3

1.08 De

1.00 m 0.75 m

1.05 De 1.00 m 1.12 De 0.75 m 1.10 De

En cualquier caso el resguardo bruto mínimo (h1 – De) debe ser de 0.50 m para obras de atraque de uso comercial, industrial y militar y de 0.30 m para obras de atraque de uso pesquero y deportivo. No obstante lo anterior, cuando se prevean socavaciones importantes causadas por la acción de las hélices, del oleaje u otras causas, el resguardo bruto mínimo habrá de aumentar hasta 1.00 m. Si se colocan elementos de protección contra dichos efectos, éstos se situarán como mínimo a 0.75 m por debajo del nivel nominal del fondo.

El cálculo de la incidencia de estos factores en la definición de los calados mínimos de las obras de atraque se desarrolla en la ROM 3.1. Proyecto de la configuración marítima de los puertos.

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3.39

EROM 02

Simplificadamente, pueden admitirse para estudios previos los órdenes de magnitud para la cuantificación de los factores citados que se recogen en la tabla 3.2.2.2., válidos para los límites de operación usuales de las variables climáticas consideradas para la permanencia del buque en el atraque por razones ajenas al calado (Ver ROM 0.2, ROM 3.1 y apartado 3.3.4. de esta ROM) Normalmente, para obras de atraque, situadas tanto en áreas abrigadas como no abrigadas, se adoptará como factor predominante el nivel de las aguas exteriores, por lo que el nivel de referencia de dichas aguas a considerar para determinar la profundidad mínima será aquél cuya probabilidad de no excedencia coincida con el nivel de inoperatividad admitido para este modo de parada operativa, obtenida de los regímenes medios de presentación de los niveles de agua. No obstante, en general en estos casos se opta por asegurar la permanencia del buque en el atraque por razones de calado en todo momento, ya que lo contrario tiene una gran incidencia en la pérdida de calidad del servicio, despreciándose por tanto la contribución de este modo de parada a la probabilidad global de parada operativa. En estos casos se adoptará como nivel de referencia de las aguas exteriores el nivel bajo representativo de las aguas exteriores para combinación fundamental y poco frecuente cuando el nivel de las aguas tiene un carácter preponderante (es decir, nivel bajo con un periodo de retorno de 50 años. Ver tabla 3.3.1 de la ROM 0.5 y tabla 4.6.2.3 de esta Recomendación). En cualesquiera de los casos, para el cálculo de los factores relacionados con el buque se adoptarán como valores compatibles del resto de las acciones climáticas que tengan incidencia (viento, corrientes, oleaje, ...) los establecidos como límites de operación para la permanencia del buque en el atraque por razones de seguridad de la explotación ajenas al calado (máximas cargas soportables por amarras y defensas, integridad del buque, disponibilidad de remolcadores con tracción suficiente para permitir sacar al buque de la instalación, .... (Ver ROM 0.2., ROM 3.1 y apartados 3.3.4. y 4. de esta ROM). Comentario De acuerdo con los criterios expuestos en este apartado, el calado nominal de una obra de atraque (h1) situada en aguas abrigadas cuyo buque de proyecto con mayor calado sea un portacontenedores de 8.000 TEU’s, con calado estático de 14,50 m, estará en el entorno de los 15.60 m por debajo del nivel bajo de las aguas exteriores asociado a un periodo de retorno de 50 años. El calado de proyecto considerando los factores relacionados con el fondo alcanzará los 16.60 m.

3.40

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EROM 02

Si el buque de proyecto es un Panamax (hasta 3.000 TEU), con calado estático de 12,50 m, el calado nominal deberá ser de 13.50 m y 14.50 m el calado de proyecto. El calado del atraque se extenderá como mínimo a lo largo de toda la longitud de la línea de atraque, extendiéndose en cada extremo, cuando la obra de atraque no esté limitada, en una longitud igual a 0.15 veces la eslora correspondiente al buque de proyecto de máxima eslora (Lmax), siendo en este caso la longitud total no menor que 1.5Lmax. Es decir una longitud igual a: La + 0.30Lmax > 1.5Lmax 5 Y en una anchura igual a 1.25 veces la manga correspondiente al buque de proyecto de mayor manga (Bmax). En el caso de obras de atraque donde exista la posibilidad de que una falsa maniobra del buque pueda llevar la proa por detrás de la línea de atraque , el calado de proyecto se extenderá también en una anchura igual a Bmax por detrás de la línea de atraque, no menor de 10 m. (Ver figura 3.2.2.2.)

Figura 3.2.2.2. Mínima extensión en planta del calado del atraque

Esta superficie formará una fosa de atraque, cuando las zonas de tránsito y maniobra admitan su dimensionamiento con menores niveles de operatividad por limitaciones de calado que el atraque.

5

Cuando se considere en el proyecto que la maniobra de atraque y desatraque del buque se realizará con la ayuda de remolcadores la longitud mínima del atraque podrá reducirse a 1.25 Lmax. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

3.41

EROM 02

La configuración del pie de muelle admite reducciones de calado en una distancia entre 0.50 y 1.50 m tomada desde el cantil, en función de la anchura de la defensa comprimida y la curvatura transversal del casco del buque.

3.3. BASES DE DISEÑO 3.3.1. PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN La verificación de que una obra de atraque y amarre, sus tramos y elementos alcanzan los niveles de fiabilidad, aptitud al servicio y operatividad exigidos se realizará mediante cálculos justificativos, salvo en aquellos casos en los que el estudio del comportamiento de la obra fuera más fiable a través de otros procedimientos como los ensayos de laboratorio y/o ensayos de campo a gran escala o los métodos observacionales. Los cálculos que se realicen para verificar proyectos incluidos dentro del alcance de esta Recomendación deben encuadrarse, siempre que sea posible, dentro del procedimiento general de cálculo conocido como “método de los estados límite”. Este procedimiento queda establecido en la ROM 0.0 y consiste en la simplificación de comprobar los distintos modos de fallo o parada operativa en solamente aquellos estados de proyecto que se supone representan situaciones límite desde el punto de vista del comportamiento resistente (estados límite últimos, ELU), de aptitud al servicio (estados límite de servicio, ELS) y de uso y explotación (estados límite operativos, ELO). En dichos estados, los factores de proyecto y la respuesta de la obra pueden suponerse estacionarios estadísticamente, lo que permite que ambos puedan ser descritos por funciones de probabilidad y sus correspondientes descriptores estadísticos. Mediante este procedimiento de cálculo, se entiende que una obra de atraque y amarre es suficientemente fiable, apta para el servicio y operativa cuando la probabilidad de que durante cualquier fase de proyecto ocurra un modo de fallo o parada adscrito a cada una de las series de estados límite (últimos, de servicio u operativos respectivamente) que conforman los correspondientes diagramas de fallo, es menor que la exigida para cada uno de ellos una vez repartida entre todos la máxima probabilidad conjunta admisible de fallo o parada (ver apartado 3.4.4.).

3.42

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EROM 02

3.3.2. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS (ELU) Los estados límite últimos (ELU) son aquéllos que producen la ruina de la obra o de una parte de la misma por rotura o colapso estructural. A los efectos de ordenar los cálculos, en las obras de atraque y amarre los principales modos de fallo que deben considerarse adscritos a los estados límite últimos pueden clasificarse en los siguientes grupos: EQU: Pérdida de equilibrio estático. La obra o una parte de la misma pierde sus condiciones de estabilidad sin que la resistencia de los materiales de la estructura o la resistencia del terreno jueguen algún papel apreciable en ello. Es el caso del “vuelco rígido” de un muelle. STR: Estructurales o de inestabilidad interna. La obra o parte de la misma alcanza su capacidad resistente o se produce en la misma una deformación local o global o cambios en la geometría de la obra excesivos que puede llevar al agotamiento estructural. En dichos modos de fallo la resistencia de los materiales constitutivos desempeña un papel esencial. La fatiga y la estabilidad geométrica se consideran casos particulares de este grupo de modos de fallo. Un ejemplo de estos modos de fallo puede ser el agotamiento de la pared exterior de un cajón ante esfuerzos de tracción y flexión. GEO: Geotécnicos o de inestabilidad externa. Son aquellos fallos debidos a la rotura o deformación del terreno sobre el que se asienta la obra, excesiva para la seguridad estructural. En dichos modos de fallo la resistencia del terreno desempeña un papel esencial. La perdida de la estabilidad global se considera incluida en este grupo de modos de fallo. Ejemplos de estos modos de fallo puede ser el hundimiento o el deslizamiento profundo de una obra de gravedad. UPL: Fallos debidos al exceso de la presión de agua. Son aquellos fallos producidos por levantamientos o hundimientos provocados por excesos de presión hidrostática o hidrodinámica en los que la resistencia del terreno y de la estructura desempeñan un papel secundario. Un ejemplo de estos modos de fallo puede ser el hundimiento de obras de atraque o amarre flotantes o en fase constructiva de flotación por inundación. HYD: De inestabilidad hidráulica. Fallos ocasionados por la existencia de gradientes hidráulicos en el terreno o en rellenos, por las fuerzas de arrastre generadas por éstos, así como por los movimientos de las aguas libres exteriores. Ejemplos de estos modos de fallo pueden Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

3.43

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ser el levantamiento del terreno frente a un muelle de tablestacas o las erosiones externas o socavaciones en el pie del intradós de las obras de atraque debido a la acción de corrientes, hélices u oleaje. Dichos grupos constituyen un mayor desarrollo de los incluidos con carácter general en la ROM 0.0 con el objeto de destacar, sistematizar y facilitar el análisis de los modos de fallo que afectan a las obras de atraque y amarre. No se incluyen modos de fallo de colapso progresivo ya que en esta ROM se recomienda, como simplificación de los cálculos del lado de la seguridad, no tomarlos en consideración en el proceso de verificación al considerarse únicamente diagramas de fallo formados por modos de fallo en serie. A lo largo de esta ROM se analizarán los modos de fallo específicos que han de considerarse para la verificación de la fiabilidad de cada una de las tipologías de obra de atraque y amarre y se darán criterios para establecer la ecuación de verificación correspondiente. 3.3.3. ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO (ELS) Los estados límite de servicio (ELS) son todos aquellos estados que producen la pérdida total o parcial de funcionalidad de la obra o de parte de ella, de forma reversible o irreversible, debido a un fallo estructural, de tipo formal o estético, ambiental o por condicionante legal. En los estados límite de servicio se incluyen todos aquéllos modos de fallo que, no siendo últimos, reducen o condicionan el uso y explotación de la obra o que pueden significar una reducción de su vida útil. En algunos casos, la adscripción de un modo de fallo a estados límite últimos o de servicio no es clara. En estos casos se recomienda analizar tanto la modalidad del fallo como la temporalidad. Cuando el modo de fallo responde a una patología o se produce por la acción de uno o varios agentes durante un intervalo de tiempo mucho menor que la vida útil de la obra, el modo de fallo debe adscribirse a ELU. Por otra parte si la ocurrencia del modo de fallo se puede retrasar o impedir mediante una adecuada estrategia de conservación de la obra el modo de fallo puede adscribirse a ELS. En obras de atraque y amarre, los principales modos de fallo asociados que deben considerarse adscritos a ELS pueden clasificarse en los siguientes grupos:

3.44

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DUR: Durabilidad. Son aquellos fallos debidos a la pérdida de durabilidad de la obra, considerando durabilidad a la combinación de la capacidad de los materiales para mantener las características especificadas en el proyecto a lo largo del tiempo frente a los agentes del medio físico, del terreno, de la construcción o de uso y explotación, conjuntamente con la capacidad de la obra para mantenerse funcionando durante toda la vida útil con niveles aceptables de servicio incluso después de que el material haya comenzado a degradarse. Un ejemplo de estos modos de fallo es la fisuración del hormigón o la corrosión de una tablestaca metálica. VIB: Vibraciones excesivas. Son aquellos fallos que producen la pérdida de funcionalidad de la obra por causa de la amplitud o frecuencia de vibraciones sobre la misma. Un ejemplo de estos modos pueden ser los daños en elementos e instalaciones de manipulación en un pantalán o duque de alba por vibraciones inducidas directamente por la acción del oleaje, por ondas largas o por las acciones de amarre, con consecuencias en la normal explotación de la instalación. DEX: Deformaciones excesivas. Son aquellos modos de fallo que producen la pérdida o limitan la normal explotación de la obra de atraque por causa de deformaciones, desplazamientos o asientos excesivos debido a causas estructurales, geotécnicas o hidráulicas. Un ejemplo de estos modos de fallo puede ser una flecha superior a las tolerancias para el uso y explotación de los equipos de manipulación. EST: Estéticos. Son aquellos modos de fallo que afectan al cumplimiento de aspectos formales requeridos para la obra. Como ejemplos de estos modos de fallo pueden citarse las pérdidas de alineación del cantil o de verticalidad de un muelle. Dichos grupos constituyen un desarrollo de los incluidos con carácter general en la ROM 0.0 con el objeto de destacar, sistematizar y facilitar el análisis de los modos de fallo que afectan a las obras de atraque y amarre. A su vez y por idéntica razón, se incluyen como modos de fallo de deformaciones excesivas prácticamente todos los modos de fallo de origen geotécnico adscritos a ELS recogidos en la ROM 0.5, al recogerse en dicho grupo todos los fallos producidos por deformaciones o movimientos excesivos independientemente de la causa que los produzca.

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3.3.4. ESTADOS LÍMITE DE PARADA OPERATIVA (ELO) Los estados límite operativos (ELO) son aquellos estados en los que se reduce o suspende temporalmente la explotación por causas ajenas a la obra o sus instalaciones, sin que haya daño estructural ni formal en ellas o algunos de sus elementos. En general, la explotación se detiene para evitar que lleguen a producirse daños en la obra, el buque o en las instalaciones, o consecuencias ambientales y sociales inaceptables. Una vez que la causa ha cesado, la obra recupera todos los requisitos de explotación proyectados. Generalmente estos estados están asociados a la excedencia de factores climáticos o a condicionantes legales o de seguridad. En obras de atraque y amarre, los principales modos de parada operativa adscritos a ELO pueden clasificarse en los siguientes grupos: ACS: Imposibilidad de accesibilidad del buque. La parada operativa de la obra de atraque y amarre está ocasionada por la imposibilidad de que el buque pueda acceder a la misma y atracar en condiciones seguras con los medios de explotación disponibles (remolcadores, defensas, etc.). Ejemplos de estos modos de parada son la falta de calado en canales de acceso y áreas de maniobra asociadas a una obra de atraque o falta de condiciones suficientes de visibilidad. PER: Imposibilidad de permanencia de los buques. La parada operativa de la obra de atraque y amarre está ocasionada por la imposibilidad de que el buque pueda permanecer atracado en la misma en condiciones seguras con los medios de explotación disponibles. Ejemplos de estos modos de parada son la falta de calado en el atraque o la existencia de agitación que produce movimientos no admisibles en el buque atracado. PAR: De paralización de las operaciones de carga y descarga. La parada operativa de la obra de atraque y amarre está ocasionada por la imposibilidad de que puedan desarrollarse en la misma las operaciones de carga y descarga en condiciones seguras con el equipamiento disponible. Ejemplos de estos modos de parada son un inadecuado nivel de coronación de la obra de atraque, la parada de los equipos de carga y descarga por causas climáticas, por limitaciones resistentes o ambientales, o la existencia de agitación que produce movimientos del buque no compatibles con las operaciones de carga y descarga.

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Dichos grupos constituyen un desarrollo de los incluidos con carácter general en la ROM 0.0 con el objeto de destacar, sistematizar y facilitar el análisis de los modos de parada operativa que afectan a las obras de atraque y amarre. 3.3.5. MÉTODOS DE CÁLCULO Como se indicó anteriormente, el objetivo de los métodos de cálculo de los estados límite es verificar que una obra o tramo de la misma en cada una de las fases de proyecto cumple los requisitos de seguridad, servicio y uso y explotación exigidos en esta ROM y en otras normas que sean de aplicación. Para ello deberá verificarse el proyecto para todos y cada uno de los modos de fallo y de parada que puedan presentarse en cada tipo de estado límite, evaluar sus probabilidades de ocurrencia y la probabilidad conjunta de presentación de todos los modos de fallo principales, de forma que no se superen los valores recomendados. Los modos de fallo o parada se definen, ordenan, correlacionan y secuencian por medio del establecimiento de árboles de fallo o parada en los que se manifiestan las diferentes maneras, formas o mecanismos en los que puede producirse el fallo último, de servicio o la parada operativa de la obra o de un tramo de la misma. No obstante, dada la complejidad de los árboles de fallo, un análisis más simplificado de las probabilidades conjuntas de fallo podrá realizarse mediante el establecimiento, siempre que resulte factible, de diferentes diagramas formados por colecciones completas de modos de fallo o parada, ordenados en serie, independientes, lo que permite análisis mucho más sencillos y dimensionar la obra del lado de la seguridad. De forma aproximada se puede considerar que los modos de fallo son mutuamente excluyentes y, por tanto, la probabilidad conjunta de presentación de todos los modos de fallo o parada puede obtenerse como la suma de las probabilidades de ocurrencia de cada uno de los modos de fallo o parada incluidos en el correspondiente diagrama; pudiéndose, por tanto, trasladar fácilmente la verificación del conjunto de la obra a la verificación de cada uno de los modos de fallo en él incluidos, calculando que su probabilidad de presentación sea menor que la que le corresponda en cada caso una vez adecuadamente repartida entre todos ellos la probabilidad conjunta de fallo o parada exigida en los requisitos de proyecto (ver apartado 3.4.4.).

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Los modos de fallo o parada que contribuyen en mayor medida a la probabilidad conjunta, al habérseles asignado probabilidades del mismo orden de magnitud que el de ésta, se denominan modos de fallo principales, considerándose, por tanto, que a los efectos prácticos tales modos son los únicos determinantes para la probabilidad conjunta. La comprobación de cada modo de fallo se realiza a través de la formulación y resolución de una ecuación de verificación que define el estado límite correspondiente, que separa el dominio de fallo del de no fallo, y calculando, en su caso, la probabilidad de ocurrencia del fallo o parada en la fase de proyecto considerada. En general, esta ecuación se formula en los siguientes términos: g = R( X1,..., Xm) – S(Xm+1, ...., Xm+n) = 0 siendo Xi los distintos factores de proyecto que inciden en el proceso, R el conjunto de los términos favorables (que contribuyen a que no se produzca el fallo) y S el conjunto de los términos desfavorables (que inducen o provocan el fallo). Esta ecuación también puede expresarse en formato de probabilidad de fallo o parada durante un periodo de referencia (fase de proyecto): pf = Prob [ g ≤ 0] La ecuación de verificación es una ecuación de estado. Por tanto los términos que intervienen en ella podrán tomar valores nominales o serán variables estadísticas en función de su variabilidad y del método de resolución de la misma que se utilice. Para aquellos modos de fallo o parada que sean verificables de acuerdo con un determinado método de cálculo se incluye, en esta ROM la formulación de la correspondiente ecuación de verificación que permite establecer la condición de fallo o parada que corresponde a cada caso. 3.3.5.1. Formulación de la ecuación de verificación De acuerdo con la ROM 0.0, la ecuación de verificación se podrá escribir en formatos de coeficiente de seguridad (cociente entre los términos favorables y desfavorables) o de margen de seguridad (diferencia entre los términos favorables y desfavorables) y, dependiendo de la variabilidad de los factores de proyecto, se recomienda una de las tres formulaciones siguientes:

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3.3.5.1.1. Formulación determinista Los términos de la ecuación de verificación se calculan con valores de los factores de proyecto nominales o deterministas. La combinación de agentes, la simultaneidad de su presentación y la compatibilidad de sus valores se determinará de acuerdo con lo recomendado específicamente en esta Recomendación para cada modo de fallo o parada y, subsidiariamente, en la ROM 0.0 y en la ROM 0.5 para los modos de fallo geotécnicos. En el caso de que estén regulados por Normas e Instrucciones se determinará según lo dispuesto en ellas. En esta formulación no se cuantifica ni la variabilidad ni la aleatoriedad de los factores de proyecto, por lo que se recomienda que su aplicación se restrinja a la verificación de los modos de fallo o parada en los que aquéllas no sean significativas para la seguridad, el servicio o el uso y explotación de la obra. Salvo justificación expresa, no se hará una formulación determinista de los modos de fallo con agente predominante del medio físico climático atmosférico, climático marino o sísmico. En los apartados específicos de esta ROM correspondientes a cada tipología se proporcionan los coeficientes globales y los coeficientes parciales que intervienen en la ecuación de verificación vinculados a los valores nominales o deterministas de los factores de proyecto. En estas condiciones, si no se señala lo contrario podrá admitirse que la probabilidad de ocurrencia del modo es muy baja, que éste es un modo no principal y, por tanto, no participa significativamente en el cálculo de la probabilidad conjunta de fallo o parada. En su ausencia se tomarán valores de estos coeficientes contrastados o justificados, bien de experiencias previas o bien de otras Recomendaciones, Normas e Instrucciones. 3.3.5.1.2. Formulación determinista-probabilista Los términos de la ecuación de verificación se calculan con valores representativos de los factores de proyecto obtenidos a partir de sus respectivos modelos de probabilidad. En general, dichos valores representativos serán valores característicos. La combinación de agentes, la simultaneidad de su presentación y la compatibilidad de sus valores, así como los coeficientes globales o parciales que intervienen en la ecuación de verificación de cada uno de los modos de fallo o parada vinculados a los valores representativos de los factores de proyecto se proporcionan en los apartados específicos de esta ROM correspondientes a cada tipología y, subsidiariamente en la ROM 0.0 y en la ROM 0.5 para los modos de fallo geotécnicos.

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En esta Recomendación se indica expresamente la probabilidad de ocurrencia del modo que puede considerarse formalmente vinculada con los criterios adoptados para la definición de los valores representativos de los factores de proyecto y con los coeficientes globales y parciales considerados. En su ausencia se tomarán valores debidamente contrastados o justificados, bien de experiencias previas o bien de otras Recomendaciones, Normas e Instrucciones. 3.3.5.1.3. Formulación probabilista Los términos de la ecuación de verificación se expresan por medio de modelos de probabilidad de validez para la fase analizada, en general obtenidos a partir de los modelos de probabilidad de los factores de proyecto, y sus valores son un resultado del propio proceso de resolución de la ecuación. Los coeficientes de seguridad globales y los coeficientes parciales de la ecuación de verificación serán todos ellos iguales a la unidad. 3.3.5.2. Métodos de resolución de la ecuación de verificación y de cálculo de la probabilidad de fallo o parada Los métodos de resolución de la ecuación de verificación son los siguientes: 3.3.5.2.1. Métodos de Nivel I Los métodos de Nivel I se pueden aplicar a ecuaciones formuladas tanto con criterio determinista como con determinista-probabilista. Como ya se ha señalado, la fiabilidad, funcionalidad u operatividad objetivo de proyecto se introduce en la ecuación de verificación afectando a los valores nominales o representativos de los factores de proyecto que intervienen en la misma con coeficientes globales y parciales adecuados; los cuales han sido obtenidos a priori a través de su calibración mediante la observación del comportamiento de obras realizadas o mediante la aplicación de métodos probabilísticos de Niveles II o III a proyectos similares. La resolución de la ecuación de verificación, analítica o numéricamente, informa únicamente de si con los valores adscritos se produce, o no, el modo de fallo o la parada operativa, dándose por concluido el proceso de verificación cuando el resultado de la misma indica que no ocurre el modo de fallo o parada.

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Si la ecuación de verificación se ha formulado con criterios determinista-probabilista adoptando como valor representativo del agente predominante el correspondiente a una determinada probabilidad de excedencia, se puede adjudicar al cumplimiento de dicha ecuación una probabilidad de fallo o parada relacionada con la probabilidad de excedencia del valor del agente predominante. 3.3.5.2.2. Métodos de Niveles II y III Los métodos de nivel II y III se pueden aplicar tanto a partir de formulaciones determinista-probabilista como de formulaciones estrictamente probabilistas. La ecuación de verificación debe expresarse en formato de probabilidad de fallo y la solución de la misma es la probabilidad de ocurrencia del modo en la fase considerada. Es decir: pf = Prob [ g≤0] =

∫ fX ( x ) d x g≤0

donde fX es la función de densidad conjunta de las variables X que intervienen en la ecuación de verificación. La resolución de está ecuación debe realizarse mediante técnicas numéricas cuya descripción no es objeto de esta recomendación. Un método simple es el método de simulación de Monte Carlo a partir de las funciones de distribución de los factores de proyecto que intervienen en la ecuación de verificación y sus correlaciones. Como resultado de todas las simulaciones se obtendrán algunas situaciones de fallo que supondrán una cierta fracción del total de simulaciones realizadas. Esta fracción es la probabilidad de fallo o parada. En este caso el proceso de verificación queda concluido si la probabilidad de fallo o parada resultante es menor que la establecida como objetivo de proyecto. 3.3.5.3. Criterios para la aplicación de los métodos de resolución de la ecuación de verificación El método de resolución de la ecuación de verificación recomendado para los modos de fallo o parada descritos en esta ROM depende del carácter general de la obra y es función de los índices IRE e ISA, de acuerdo con lo indicado en la ROM 0.0 (ver tabla 3.3.5.3.1.). No obstante, para la verificación de los modos de fallo o parada que no estén considerados como principales será suficiente la aplicación únicamente de métodos de Nivel I. Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

3.51

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Tabla 3.3.5.3.1. Métodos de resolución de la ecuación de verificación en función del IRE y del ISA

IRE

(1) (2) (3) (4)

ISA S1

S2

S3

S4

r1

(1)

(2)

(2) y (3) ó (4)

(2) y (3) ó (4)

r2

(2)

(2)

(2) y (3) ó (4)

(2) y (3) ó (4)

r3

(2) y (3) ó (4)

(2) y (3) ó (4)

(2) y (3) ó (4)

(2) y (3) ó (4)

Métodos de Nivel I: Coeficiente de seguridad global Métodos de Nivel I: Coeficientes de seguridad parciales Métodos de Nivel II: Momentos estadísticos y técnicas de optimización Métodos de Nivel III: Integración y simulación numérica

De acuerdo con los índices IRE e ISA recomendados en esta ROM según los tipos de obras de atraque y amarre (ver tablas 3.4.1. y 3.4.2.), para la verificación de modos de fallo y parada principales, en general será suficiente la aplicación únicamente de métodos de Nivel I, salvo para obras de atraque y amarre de uso comercial en las que se manipulen mercancías peligrosas, para obras de uso militar y para aquéllas que tengan un índice de repercusión económica alto, independientemente del uso, así como para las que sobre ellas o en sus inmediatas proximidades se ubiquen edificaciones (estación marítima, lonja, ...), depósitos o silos que puedan resultar afectados en caso de fallo de la obra de atraque. No obstante lo anterior, tal como se señala en el apartado 3.4.4.1., en general los estudios de optimización económica de las obras de atraque conducen a la conveniencia de proyectar obras mucho más seguras y funcionales que los umbrales mínimos recomendados en la tabla 3.4.2, al conseguirse aumentos de fiabilidad y funcionalidad de las obras con costes económicos muy moderados, salvo cuando la acción predominante sea el oleaje, el viento o el sismo. Por tanto, en estos casos, cuando se adopte para todos los modos de fallo la consideración de no principales será suficiente su verificación por métodos de nivel I, independientemente de sus índices IRE e ISA. En aquellos proyectos en los que debe realizarse una verificación múltiple de los modos de fallo o parada principales de Nivel I y otros de jerarquía superior), el cálculo se dará por satisfecho cuando los dos procedimientos de

3.52

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resolución de la ecuación de verificación utilizados indiquen que la fiabilidad, funcionalidad u operatividad exigidas se cumplen. Por este motivo, siendo un método de Nivel I, normalmente, de aplicación más sencilla, se recomienda que el cálculo por este Nivel, que siempre debe hacerse, actúe como referencia, permitiendo los métodos de jerarquía superior valorar la incertidumbre asociada a los métodos de Nivel I en cada caso concreto y, consecuentemente, determinar de una forma mucho más precisa la probabilidad de fallo o parada asociada a los mismos; lo que responde en el fondo a un procedimiento alternativo más avanzado a la realización de un análisis clásico paramétrico de sensibilidad. Cualquiera de estos métodos de resolución se puede aplicar a cualquier ecuación de verificación de un modo de fallo o parada. Como ya se ha señalado, las únicas diferencias estriban en la forma de establecer los factores de proyecto que entran en la ecuación de verificación y en el criterio de aceptación del resultado que se obtiene.

3.4. CRITERIOS GENERALES DE PROYECTO Los criterios generales de proyecto que deben definirse son los siguientes: 3.4.1. TRAMOS A los efectos de proyecto, una obra de atraque y amarre se dividirá en tramos homogéneos cuando se produzcan diferencias significativas en alguno de los factores de proyecto (geometría de la obra y del terreno, características del terreno, del medio físico y de los materiales, y valores de los agentes y acciones, a lo largo del emplazamiento), así como en las repercusiones en caso de fallo o parada operativa, independientemente de que de lugar o no a la adopción de diferentes tipologías estructurales. A su vez, en aquellos casos en que se prevea la ejecución por etapas, se considerará cada etapa como un tramo diferente si el desfase entre la entrada en servicio de cada etapa y la siguiente es mayor de 5 años. 3.4.2. CARÁCTER GENERAL Y OPERATIVO Para cada tramo en el que se haya dividido la obra de atraque deberá definirse el carácter general y operativo del mismo.

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3.4.2.1. Carácter general El carácter general es un indicador de la importancia de dicho tramo, medida a través de las repercusiones económicas, sociales y ambientales generadas en caso de su destrucción o pérdida irreversible de funcionalidad. Es, por tanto, indicativo de la magnitud de las consecuencias derivadas del fallo de la obra de atraque una vez ha entrado en servicio. El carácter general será especificado por parte del promotor de la obra de atraque, no pudiendo ser menos exigente que el obtenido a partir de los índices de repercusión económica (IRE) y de repercusión social y ambiental (ISA) definidos en la ROM 0.0. En dicha Recomendación se incluye también los procedimientos adecuados para su determinación para el modo de fallo principal, adscrito, en general, a estados límites últimos. Mediante la aplicación de estos procedimientos, los índices de repercusión económica (IRE) y de repercusión social y ambiental (ISA) recomendables con carácter general para las obras de atraque y amarre se recogen en las tablas 3.4.1. y 3.4.2. respectivamente. Básicamente, el criterio general utilizado para la obtención del índice IREO es el de considerar la siguiente adaptabilidad de la demanda: - Uso comercial: ƒ Para graneles sólidos y líquidos: Alta, debido a las exigencias de almacenamiento que tiene este tipo de tráfico. ƒ Tráficos regulares y pasajeros: Baja ƒ Tráficos Tramp: Media - Pesquero y deportivo: ƒ Adaptabilidad de la demanda: Baja, por la exigencia de garantizar la permanencia en el atraque en cualquier situación climática.

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Tabla 3.4.1. Índices de repercusión económica (IRE) y vidas útiles mínimas (Vm) recomendados para las obras de atraque y amarre en función de su uso

USO

TIPO DE MERCANCÍA

ÍNDICE IRE4)

VIDA ÚTIL MÍNIMA (Vm)4) (años)

r2

Alto (Medio)1) Alto (Medio)1) Medio Alto (Medio)2) Medio

PESQUERO

r1

Bajo

15

NAUTICODEPORTIVO

r1

Bajo

15

INDUSTRIAL

r2 (r3)3)

Medio (Alto)3)

25

MILITAR

r3

Alto

50

COMERCIAL

Graneles líquidos

r3 (r2) 1)

Graneles sólidos

r3 (r2) 1)

Mercancía general Pasajeros

Ferris Cruceros

r2 r3 (r2)

2)

50

(25)1)

50

(25)1)

25 50

(25)2)

25

(50)3)

1) El índice IRE podrá reducirse a r2 cuando el granel sólido ó líquido no esté relacionado con el suministro energético o con materias primas minerales estratégicas y no se pueda disponer de sistemas alternativos para su manipulación y almacenamiento. 2) El índice IRE podrá reducirse a r2 cuando se pueda disponer de instalaciones alternativas. 3) El índice IRE se elevará a r3 cuando la industria a la que sirve la obra de atraque esté asociada con la producción energética o con la transformación de materias primas minerales estratégicas. 4) Los índices r1 y r2 de la tabla se elevarán un grado por cada 25 M€ de coste de inversión inicial de la obra de atraque.

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Tabla 3.4.2. Índices de repercusión social y ambiental (ISA) y máximas probabilidades conjuntas de fallo durante la vida útil correspondientes a estados limites últimos (pfELU) y a estados limite de servicio (pfELS), recomendados para las obras de atraque y amarre en función de su uso

USO

COMERCIAL

TIPO DE MERCANCÍAS Graneles Mercancías peligrosas 1) líquidos Mercancías no peligrosas Graneles Mercancías peligrosas 1) sólidos Mercancías no peligrosas Mercancía general Pasajeros

ÍNDICE ISA s3 Alto s2 Bajo s3 Alto s2 Bajo s2 Bajo Bajo s2

pfELU 0.01 0.10 0.01 0.10 0.10 0.10

pfELS 0.07 0.10 0.07 0.10 0.10 0.10

PESQUERO

s2

Bajo 0.10 0.10

NAUTICODEPORTIVO

s2

Bajo 0.10 0.10

s3 s2

Alto 0.01 0.07 Bajo 0.10 0.10

s3

Alto

INDUSTRIAL

Mercancías peligrosas 1) Mercancías no peligrosas

MILITAR

0.01 0.07

1) Se considerarán mercancías peligrosas los grupos de sustancias prioritarias incluidas en el anejo X de la Directiva Marco del Agua (Decisión 2455/2001/CEE), en el inventario europeo de emisiones contaminantes (EPER: Decisión 2000/479/CE), y en el Reglamento Nacional de Admisión, Manipulación y Almacenamiento de Mercancías Peligrosas (Real Decreto 145/1989). 2) En el caso de que en la obra de atraque o en las proximidades de la misma esté previsto que se ubiquen edificaciones (p.e. estaciones marítimas, lonjas…) depósitos o silos que pudieran resultar afectados en el caso de fallo de la obra de atraque, se considerará un índice ISA muy alto (S4) (Pf,ELU = 0,0001 ; (Pf,ELS = 0,07). 3) En general, los estudios de optimización económica de las obras de atraque conducen a la conveniencia de proyectar obras mucho más seguras que los umbrales mínimos recomendados en esta tabla, salvo cuando la acción predominante sea el oleaje, el viento o el sismo. Por tanto, salvo en estos últimos casos, las probabilidades de fallo recomendadas para cada modo de fallo individual, al considerarlos como modos de fallo no principales, serán: - Pf,ELU : < 10-3 para obras con ISA bajo < 10-4 para obras con ISA alto

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3.4.2.2. Carácter operativo El carácter operativo es un indicador de las repercusiones económicas, sociales y ambientales que se producen cuando la obra de atraque en servicio deja de estar operativa o reduce su nivel de operatividad. Es, por tanto, indicativo de la magnitud de las consecuencias ocasionadas por la parada operativa de la obra de atraque. El carácter operativo será especificado por parte del promotor de la obra de atraque, no pudiendo ser menos exigente que el obtenido a partir de los índices de repercusión económica operativo (IREO) y de repercusión social y ambiental operativo (ISAO) definidos en la ROM 0.0. En dicha Recomendación se incluye también los procedimientos adecuados para su determinación para el modo principal de parada operativa. Mediante la aplicación de estos procedimientos, los índices de repercusión económica operativo (IREO) y de repercusión social y ambiental operativo (ISAO) recomendables con carácter general para las obras de atraque y amarre se recogen en las tablas 3.4.3. y 3.4.4., respectivamente. Como puede observarse, en la mayoría de las obras de atraque y amarre, el índice ISAO será nulo ya que los modos de parada operativa son muy improbables que produzcan impactos sociales o ambientales significativos. Algunos modos de parada operativa como la permanencia en el atraque por limitación de calados o un inadecuado nivel de coronación pueden dar lugar a algún impacto ambiental, aunque generalmente puede considerarse que no alcanza niveles significativos. No obstante, en los usos pesquero y náutico-deportivo sí que pueden producirse impactos sociales altos ya que en estos casos la imposibilidad de acceder al atraque puede causar la pérdida de vidas humanas por la incapacidad de estos buques de capear el temporal.

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Tabla 3.4.3. Índices de repercusión económica operativos (IREO) y operatividades mínimas durante la vida útil, recomendados para las obras de atraque y amarre en función de su uso

USO

ÍNDICE IREO ro1 Bajo ro1 Bajo ro31) 2) Alto ro21) 2) Medio ro31) 2) Alto

rfELO 0.85 0.85 0.99 0.95 0.99

PESQUERO

ro3

Alto

0.99

NAUTICODEPORTIVO

ro3

Alto

0.99

INDUSTRIAL

ro1

Bajo

0.85

MILITAR

ro3

Alto

0.99

COMERCIAL

TIPO DE MERCANCÍAS Graneles líquidos Graneles sólidos Mercancía Tráficos regulares general Tráficos tramp Pasajeros

1) En el caso de que los tráficos sean sólo en periodo estival, los índices obtenidos se reducirán un grado. 2) En el caso de que la intensidad de la demanda sea poco intensiva (grado de ocupación del atraque G0 < 40 %. Ver apartado 3.2.1.3.) los índices obtenidos se reducirán un grado.

Tabla 3.4.4. Índices de repercusión social y ambiental operativos (ISAO) y máximo numero medio anual de paradas operativas (Nm) , recomendados para las obras de atraque y amarre en función de su uso

USO COMERCIAL

TIPO DE MERCANCÍAS Graneles líquidos Graneles sólidos Mercancía general Pasajeros

so1 so1 so1 so1

ÍNDICE ISAO No significativo No significativo No significativo No significativo

Nm 10 10 10 10

PESQUERO

so2

Bajo

5

NAUTICODEPORTIVO

so2

Bajo

5

INDUSTRIAL

so1

No significativo

10

MILITAR

so1

No significativo

10

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3.4.3. FASES DE PROYECTO Y SU DURACIÓN. VIDA ÚTIL Desde que se inicia la ejecución de la obra de atraque hasta su cambio de uso o desmantelamiento, ésta y cada uno de sus tramos pasa por una secuencia continua de condiciones que se denominan estados o situaciones de proyecto que caracterizan la actividad o condiciones en las que se encontrará la obra. En cada estado de proyecto los factores de proyecto y la respuesta estructural y funcional de la obra pueden suponerse estacionarios estadísticamente. Los estados o situaciones de proyecto se agrupan en fases de proyecto, durante las cuales la obra o sus tramos mantienen una misma actividad principal. Para el proyecto de obras de atraque y amarre se considerarán como mínimo las siguientes fases de proyecto: - Fase de construcción - Fase de servicio - Fase de reparación - Fase de desmantelamiento

Estas fases de proyecto se deberá dividir en subfases únicamente cuando éstas afecten al dimensionamiento de la obra o de alguno de los elementos que la forman (Ver apartado 6 y siguientes de esta ROM) La duración de cualquiera de las fases y subfases de proyecto viene impuesta por razones constructivas, de comportamiento de los materiales, de mantenimiento, funcionales y de servicio, económicas y administrativas. En el caso de la fase de servicio, la duración se denomina vida útil (V) y, en general, corresponde al periodo de tiempo en el que la obra cumple la función principal para la cual ha sido concebida, incluyéndose en la misma las operaciones de normal mantenimiento. En función de la vida útil las obras de atraque y amarre se dividen en: - Obras provisionales: V ≤ 5 años - Obras definitivas: V > 5 años

La duración de cada una de las fases de proyecto será fijada por el promotor tomando en consideración las razones señaladas. Para obras definitivas, se recomienda que la vida útil sea superior a los valores mínimos incluidos en la ROM 0.0 en función del índice de repercusión económica de la obra (IRE).

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En la tabla 3.4.1 se incluyen los valores normalmente aplicables a las obras de atraque y amarre obtenidos en función de estos criterios. Como puede observarse en dicha tabla, con carácter general la vida útil mínima para las obras de atraque y amarre de uso comercial será de 50 años, salvo para mercancía general (carga convencional, contenedores, ro-ro,...) y cruceros que puede bajar a 25 años si el coste inicial de inversión no es muy importante. Para las obras de atraque y amarre de uso pesquero o náutico-deportivo la vida útil no será inferior a 15 años. Se considerará que la ejecución de una obra de atraque se hace por etapas cuando el desfase entre la entrada en servicio de la primera etapa y de la última es mayor que 5 años. En estos casos se fijará la vida útil para cada una de las etapas de la obra. A su vez, en los casos en los que la ejecución de una etapa posterior pudiera afectar significativamente al valor de alguno de los factores de proyecto de la etapa anterior, se deberá considerar dos subfases, la primera de las cuales tiene su vida útil limitada por el inicio de la fase posterior. Deberán preverse en el proyecto las adecuaciones que es necesario llevar a cabo en el caso de que finalmente no se ejecutara la siguiente etapa prevista. 3.4.4. CRITERIOS DE SEGURIDAD, SERVICIO Y EXPLOTACIÓN En cada fase y subfase de proyecto, la obra en su conjunto o, en su caso, cada uno de los tramos en los que se divida, así como los elementos que la constituyen deberán cumplir los requisitos exigidos por la normativa y por el promotor en materia de seguridad, servicio y explotación en todos los estados o situaciones de proyecto que puedan presentarse en la fase considerada, con el objeto de acotar las probabilidades de que se produzca un fallo o una parada operativa de la obra de atraque en límites aceptables, definidos en función de las consecuencias del fallo o de la parada operativa. Por tanto, los requisitos de seguridad, servicio y explotación exigidos para una determinada obra o tramo de obra se definirán por medio de los siguientes parámetros (ver ROM 0.0): a) Fiabilidad: Valor complementario de la probabilidad conjunta de fallo en la fase o subfase de proyecto considerada frente a los modos de fallo adscritos a los estados límite últimos.

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b) Aptitud al servicio: Valor complementario de la probabilidad conjunta de fallo en la fase o subfase de proyecto considerada frente a los modos de fallo adscritos a los estados límites de servicio. c) Operatividad: Valor complementario de la probabilidad de parada en la fase o subfase de proyecto considerada frente a los modos de parada adscritos a los estados límite de parada operativa. También se usa como medida para cada uno de estos conceptos el índice de fiabilidad (β) que tiene con la correspondiente probabilidad de fallo o de parada operativa (p) la siguiente relación biunívoca: β = -φ-1 (p), siendo φ la función de probabilidad acumulada estándar normalizada. 3.4.4.1. Fiabilidad frente a estados límite últimos La seguridad mínima exigida a una obra de atraque (o a cada tramo de la misma) frente al conjunto de estados límite últimos que puedan presentarse en cada fase de proyecto es función de las consecuencias derivadas del fallo o destrucción de la misma. Para la fase de servicio, estas consecuencias pueden valorarse globalmente por medio del carácter general de la obra, cuyo valor no puede ser menos exigente que el obtenido a través de los índices de repercusión económica (IRE) y de repercusión social y ambiental (ISA) que le correspondan. (Ver apartado 3.4.2.1.). En este sentido, la seguridad debe ser mayor cuando las consecuencias sociales o ambientales de la rotura son graves. Se recomienda que la máxima probabilidad de fallo admisible para una obra de atraque frente al conjunto de todos los posibles modos de fallo adscritos a estados límites últimos sea inferior a los valores máximos incluidos en la ROM 0.0, en función del índice de repercusión social y ambiental (ISA). En la tabla 3.4.2 se incluyen los valores aplicables a las obras de atraque y amarre, obtenidos en función de estos criterios. De acuerdo con la tabla citada, para las obras de atraque y amarre puede considerarse habitualmente una repercusión social y ambiental baja, salvo cuando en las mismas se manipulen mercancías peligrosas en que es recomendable considerar una repercusión alta. Salvo para estos últimos casos, la decisión de la fiabilidad que debe asignarse a una obra de atraque deberá ser objeto de cálculos de optimización económica, aunque no debe ser menor que la especificada en la tabla 3.4.2. (probabilidad de fallo ≤ 0.10). En general, los estudios de optimización Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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económica de las obras de atraque conducen a la conveniencia de proyectar obras mucho más seguras que los umbrales mínimos recomendados, al conseguirse aumentos de fiabilidad de las obras con costes económicos muy moderados, salvo en los casos en los que la acción predominante en el desencadenamiento de algún modo de fallo sea: - el oleaje (obras de atraque y amarre situadas en zonas no abrigadas o con importante agitación) - el viento (obras de atraque y amarre muy flexibles) - el sismo (obras de atraque y amarre localizadas en áreas de elevada sismicidad).

Una vez fijada la probabilidad conjunta de fallo óptima, la asignación de la probabilidad de ocurrencia correspondiente a cada modo de fallo se realizará de arriba abajo en el diagrama de fallos, tomando en consideración, las exigencias de seguridad establecidas por la normativa de rango superior para algunos modos de fallo (p. e. EHE, Eurocódigos, ...), así como la influencia en los costes de la probabilidad de fallo asignada a cada modo. En este sentido, en general se asignarán las mayores probabilidades a aquellos modos de fallo o parada cuyos aumentos de fiabilidad contribuyen más significativamente en los costes de la obra. Estos modos de fallo o parada se denominarán modos principales. El reparto de la probabilidad conjunta entre los modos de fallo principales se realizará atendiendo a criterios de optimización económica del proyecto de inversión y sus consecuencias socio-ambientales.6 En general, para las obras de atraque y amarre será suficiente optimizar (minimizar) el coste total de la obra en la vida útil (costes de establecimiento+costes de conservación y explotación+costes de reparación). En los apartados 6 y siguientes de esta Recomendación se incluyen los correspondientes diagramas de fallo para cada tipología de obra de atraque, así como las oportunas recomendaciones para la asignación de probabilidad de ocurrencia a cada uno de los modos de fallo. En las obras de atraque que manipulen mercancías peligrosas deberán tomarse las precauciones necesarias para evitar cualquier posible daño. La probabilidad de fallo que se indica en la tabla 3.4.2. (10-2) es únicamente una referencia máxima formal, siendo recomendable en estos casos adoptar las fiabilidades que vienen siendo usuales en la ingeniería civil para todos y cada uno de los modos de fallo, las cuales han servido de base para el desarrollo consistente de reglas de proyecto rigurosas. 6

Los métodos recomendados de optimización económica del proyecto de inversión y sus consecuencias socio-ambientales se desarrollan más ampliamente en la ROM 1.1.

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Para las fases de construcción, reparación y desmantelamiento la probabilidad conjunta de fallo estará acotada en función del índice ISA que le corresponda. En general, para fases de construcción podrá considerarse que las repercusiones sociales y ambientales en caso de fallo no son significativas, por lo que la fiabilidad adoptada debe responder únicamente a criterios de optimización económica. En cualquier caso es recomendable que la probabilidad de fallo para estas fases no sea mayor que 0.20. 3.4.4.2. Funcionalidad frente a estados límite de servicio La funcionalidad mínima exigida a una obra de atraque (o a cada tramo de la misma) frente al conjunto de estados límite de servicio que pueden presentarse en cada fase de proyecto es función de las consecuencias derivadas del fallo de servicio. Para la fase de servicio, estas consecuencias pueden valorarse globalmente por medio del carácter general de la obra, establecido de igual forma que para la fiabilidad, dado que alguno de los modos de fallo adscritos a estados límite de servicio pueden dar lugar igualmente a la práctica ruina de la obra. Igual que lo señalado para la fiabilidad, la funcionalidad debe ser mayor cuando las consecuencias sociales y ambientales de los fallos son más importantes. Se recomienda que la máxima probabilidad de fallo admisible para una obra de atraque frente al conjunto de todos los posibles modos de fallo adscritos a estados límite de servicio sea inferior a los valores máximos incluidos en la tabla 3.4.2. en función del índice de repercusión social y ambiental (ISA) de la misma. Al igual que se ha señalado para la fiabilidad, la decisión de la funcionalidad que debe asignarse a la obra de atraque deberá ser objeto de procesos de optimización económica, considerando la posibilidad y los costes de reparación en caso de fallo funcional, aunque no debe ser menor que la especificada en la tabla 3.4.2. (probabilidad de fallo ≤ 0.15 para obras de atraque y amarre que manipulen mercancías peligrosas y ≤ 0.30 para el resto). En general, los estudios de optimización económica de las obras de atraque y amarre conducen a la conveniencia de proyectar obras mucho más funcionales que los umbrales mínimos recomendados, salvo en estructuras muy fácilmente reparables. Una vez fijada la probabilidad conjunta de fallo funcional, la asignación de probabilidades de ocurrencia a cada modo de fallo funcional se realizará en el correspondiente árbol de fallos con iguales criterios que los señalados para los modos de fallo adscritos a estados límite últimos. Con carácter general, se asignarán las mayores probabilidades a aquellos modos de fallo cuyos aumentos de funcionalidad contribuyen más significativamente en los costes Documento de trabajo predefinitivo de Julio 2006

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de la obra. En los apartados 6 y siguientes de esta Recomendación se incluyen los correspondientes árboles de fallo para cada tipología de obra de atraque, así como las oportunas recomendaciones para la asignación de probabilidad de ocurrencia a cada uno de los modos de fallo funcionales. Para las fases de construcción, reparación y desmantelamiento, en general, podrá considerarse que las repercusiones sociales y ambientales en caso de fallo no son significativas, por lo que la funcionalidad adoptada debe responder únicamente a criterios de optimización económica. En cualquier caso, es recomendable que la probabilidad de fallo para estas fases no sea mayor que 0.50. 3.4.4.3. Operatividad frente a los estados límite de parada operativa La operatividad mínima exigida a una obra de atraque (o a cada tramo de la misma) frente al conjunto de estados límite de parada operativa que pueden presentarse en cada fase de proyecto es función de las consecuencias derivadas de la parada operativa. Para la fase de servicio, estas consecuencias pueden valorarse globalmente por medio del carácter operativo de la obra, cuyo valor no puede ser menos exigente que el obtenido a través de los índices de repercusión económica operativo (IREO) y de repercusión social y ambiental operativo (ISAO) que le correspondan (Ver apartado 3.3.2.2). En este sentido, la operatividad debe ser mayor cuando las consecuencias económicas de la parada operativa son importantes. Se recomienda que la operatividad mínima admisible para una obra de atraque y amarre frente al conjunto de todos los posibles modos de parada operativa sea superior a los valores mínimos incluidos en la ROM 0.0 en función del índice de repercusión económica operativo (IREO). En la tabla 3.4.3 se incluyen los valores aplicables a las obras de atraque y amarre, obtenidos en función de estos criterios. De acuerdo con la tabla citada, el factor más importante que condiciona la categorización de las obras de atraque y amarre a efectos operativos es la regularidad de los tráficos. Por dicha razón los usos comerciales asociados fundamentalmente con tráficos regulares (contenedores, pasajeros, etc.,) con grados de ocupación del atraque elevados, así como los usos pesqueros, náutico-deportivos y militares son los que tienen un índice de repercusión económica operativo más alto. Por el contrario, los usos asociados, en general, a tráficos no regulares o tramp son los que tienen índices más bajos. Respetando los límites inferiores que le correspondan de acuerdo con esta tabla, la operatividad más conveniente para cada caso deberá deducirse a partir de estudios de optimización económica. 3.64

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Al igual que lo señalado para la fiabilidad y la funcionalidad, una vez fijada la operatividad conjunta, la asignación de probabilidad de ocurrencia a cada modo de parada operativa se realizará en el correspondiente árbol de fallos operativos con criterios equivalentes. Es decir, se asignarán las mayores probabilidades de ocurrencia de las paradas (operatividades mínimas) a aquellos modos de parada operativa cuyos aumentos de operatividad contribuyan más significativamente en los costes de la obra. En los apartados 6 y siguientes de esta Recomendación se incluyen los correspondientes árboles de fallos operativos, así como las oportunas recomendaciones para la asignación de probabilidad de ocurrencia a cada uno de los modos de parada operativa. Complementariamente, otros indicadores de la operatividad son el número medio anual de paradas operativas y la duración máxima de parada operativa. Como los fallos de operatividad de las obras de atraque y amarre no tienen repercusiones sociales y ambientales significativas o son bajas, el número medio anual de paradas operativas máximo admisible estará en el intervalo entre 5 y 10. En la tabla 3.4.4 se incluyen los valores aplicables en función del uso de la obra de atraque y amarre, admitiéndose menores valores para los usos pesqueros y náutico-deportivos ya que, en estos casos, la parada operativa por limitación de accesibilidad al atraque puede dar lugar a la pérdida de vidas humanas al no ser capaces el tipo de embarcaciones que utilizan dichas instalaciones de capear el temporal. A su vez, en la tabla 3.4.5 se recogen las duraciones máximas probables de parada operativa que no es recomendable que sean superadas. Para la fase de reparación será el promotor el que fije si debe limitarse total o parcialmente las condiciones de operatividad de la obra de atraque en esa fase; por lo que, en general, no serán de aplicación, en estos casos, los valores mínimos de operatividad exigidos para la fase de servicio. En las fases de construcción y desmantelamiento es usual que no se consideren situaciones de operatividad. Tabla 3.4.5. Duraciones máximas probables de parada operativa (τmax) para las obras de atraque y amarre que no es recomendable que sean superadas

ÍNDICE IREO Bajo Medio Alto

ÍNDICE ISAO No significativo Bajo 24 horas 12 horas 12 horas 06 horas 06 horas 03 horas

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